Je to svět, který nehraje podle pravidel stanovených Isaacem Newtonem. Tento anglický fyzik a matematik přesně popsal zákony pohybu vesmírných těles, jimiž se řídí celý viditelný vesmír. V miniaturním prostředí kvantové mechaniky, kterou studuje host Hyde Parku Civilizace Serge Haroch, ale neplatí.
Kvantové technologie změní 21. století, řekl v rozhovoru pro ČT nobelista Serge Haroch
Hyde Park Civilizace Serge Haroch (zdroj: ČT24)
Jak na začátku 20. století zjistili Newtonovi následovníci, atomy, jejich jádra nebo elementární částice se chovají úplně jinak než planety, hvězdy a galaxie. Erwin Schrodinger, Werner Heisenberg a další fyzici stanovili základy kvantové fyziky a při tom objevili řadu zvláštností a paradoxů, které nepřestávají lidstvo udivovat dodnes.
Lidé v základním výzkumu většinou netuší, jaké budou praktické aplikace jejich výzkumu. To je krása vědy.
Za lepší pochopení této pozoruhodné části naší reality vděčí lidstvo Sergi Harochovi, který to na začátku 80. let dokázal pokusy na pomezí fyziky a optiky. Průkopníkem experimentální kvantové fyziky se stal díky experimentům, při nichž spolu reagovaly třeba fotony coby částice světla a jednotlivé atomy.
Za to obdržel v roce 2012 Nobelovu cenu za fyziku – a to napůl s Davidem Winelandem. A nyní byl hostem pořadu Hyde Park Civilizace.
„Pracuji s věcmi, které prostým okem neuvidíte,“ říká Haroch. „Ale můžete si je představit – a i to je krásné. Abyste pochopili to téma, abyste rozpoznali vztahy mezi tím, co studujete, potřebujete představivost.“
Kvantový svět nám může připadat zcela vzdálený, nesmyslný, a tedy nepraktický. Ale podle Harocha má jeho výzkum smysl. „Bez tohoto pochopení bychom neměli počítače, neměli bychom lasery, neměli bychom GPSky ani mobily. Neznali bychom třeba ani magnetickou rezonanci. Všechny tyto přístroje, které změnily dvacáté století, vycházejí z toho, že jsme dokázali pochopit mikroskopický svět.“
Všechno poznání, které zlepšilo naše životy, pochází podle Harocha z toho, že chápeme, jak věci fungují na mikroskopické úrovni. Právě proto ji musíme zkoumat dál a ještě detailněji.
Kvantové století
Vědec věří, že do konce jednadvacátého století přijde množství dalších vynálezů a objevů, které budou z tohoto vědního oboru vycházet. „Někteří lidé si myslí, že naším nejvyšším cílem je kvantový počítač, tedy stroj, který počítá podle pravidel kvantové fyziky. Ale aby se tohle stalo, musíme ovládat množství částic a udržet je v kvantovém stavu,“ popisuje Haroch nástrahy svého oboru. „Nejsem si vůbec jistý, že se nám to podaří,“ uklidňuje obavy, které říkají, že kvantové počítače by zcela změnily svět a velmoci, která by je měla první, by daly vlastně nadvládu nad všemi oblastmi informatiky.
„Rozhodně se tu ale objeví spousta zajímavých věcí, které by mohly zlepšit svět a které si ani nedokážeme zatím představit. Mohly by zlepšit komunikaci, vyrobit lepší sondy nebo přesnější přístroje.“
Haroch má i konkrétní příklad oboru, kde se to už stalo – je jím měření času. „Atomové hodiny dosáhly neuvěřitelné přesnosti. Ty v družicích, na kterých závisí systém GPS, mají přesnost na jednu miliardtinu sekundy za den,“ popisuje. „Hodiny, které dnes umíme vyrobit zatím jen v laboratořích, jsou o čtyři až pět řádů přesnější. Takové hodiny by se od začátku vesmíru do dneška neodchýlily ani o jednu sekundu. A právě tohle máme díky tomu, že jsme porozuměli kvantovému světu.“
Tento díl, stejně jako ty starší, můžete sledovat také ve formě takzvaných podcastů - tedy čistě ve zvukové podobě: