Za objevy v kvantové fyzice dostali vědci Nobelovu cenu

Švédská Královská akademie věd ve Stockholmu oznámila jména letošních nositelů Nobelovy ceny za fyziku. Stali se jimi John Clarke, Michel H. Devoret a John M. Martinis za to, jak zásadním způsobem posunuli hranice poznání kvantové fyziky.

Jednou z hlavních otázek fyziky je maximální velikost systému, ve kterém lze pozorovat kvantově mechanické jevy. Letošní laureáti Nobelovy ceny provedli experimenty s elektrickým obvodem, ve kterém prokázali jak kvantově mechanický tunelový jev, tak kvantované energetické hladiny v systému, který je dostatečně velký, aby se vešel do dlaně.

Letošní Nobelova cena za fyziku otevřela nové možnosti pro vývoj kvantových technologií nové generace, včetně kvantové kryptografie, kvantových počítačů a kvantových senzorů.

Podivný svět kvant

Kvantová mechanika se stala oblíbeným tématem nejen vědců, ale i veřejnosti: dějí se v ní totiž věci, které zcela odporují tomu, co lidé znají z běžného světa. Klasickým případem je, že částice v něm se může pohybovat přímo skrze bariéru pomocí procesu zvaného tunelování. Jako by byla duchem, který si z existenci zdi nic nedělá.

Problém je, že jakmile se jedná o velké množství částic, kvantově mechanické jevy se obvykle stávají zanedbatelnými. Experimenty letošních laureátů ale prokázaly, že kvantově mechanické vlastnosti lze zhmotnit v makroskopickém měřítku. A tím do značné míry umožnili, aby se začaly tyto jevy využívat i ve světě lidí.

A využívají se: Jedním z příkladů zavedené kvantové technologie jsou tranzistory v počítačových mikročipech. Letošní Nobelova cena za fyziku poskytla příležitosti pro vývoj nové generace kvantové technologie, včetně kvantové kryptografie, kvantových počítačů a kvantových senzorů. „Je úžasné, že můžeme oslavovat způsob, jakým stoletá kvantová mechanika neustále přináší nová překvapení. Je také nesmírně užitečná, protože kvantová mechanika je základem veškeré digitální technologie,“ komentoval výsledky předseda Nobelovy komise pro fyziku Olle Eriksson.

Velmi malé Schrödingerovo koťátko

Experiment, který tato trojice provedla, má zásadní důsledky pro pochopení kvantové mechaniky. Jiné typy kvantově mechanických jevů, které se projevují v makroskopickém měřítku, se skládají z mnoha drobných jednotlivých částic a jejich samostatných kvantových vlastností. Mikroskopické složky se kombinují a způsobují makroskopické jevy, jako jsou lasery, supravodiče a supravodivé kapaliny. Tento experiment ale místo toho vytvořil makroskopický efekt – tedy měřitelné napětí – ze stavu, který je sám o sobě makroskopický, ve formě společné vlnové funkce pro obrovské množství částic.

Zní to složitě a složité to opravdu je. Teoretici jako Anthony Leggett ale srovnal tento systém se slavným myšlenkovým experimentem Erwina Schrödingera s kočkou v krabici, kde by kočka byla živá i mrtvá, dokud by se někdo nepodíval dovnitř. Záměrem jeho myšlenkového experimentu bylo ukázat absurditu této situace, protože speciální vlastnosti kvantové mechaniky v reálném světě prostě nefungují – kvantové vlastnosti celé kočky prostě nejde ukázat v laboratorním experimentu.

Leggett tvrdí, že právě série experimentů provedených Johnem Clarkem, Michelem Devoretem a Johnem Martinisem ukázala, že existují jevy, které zahrnují obrovské množství částic, jež se společně chovají přesně tak, jak předpovídá kvantová mechanika. Makroskopický systém, který laureáti popsali, je sice pořád o mnoho řádů menší než to nejmenší kotě – ale protože experiment měří kvantově mechanické vlastnosti, které se vztahují na systém jako celek, je pro tohoto kvantového fyzika poměrně podobný Schrödingerově imaginární kočce.

Nobelovský týden

Loni akademie Nobelovu cenu za fyziku udělila Američanovi Johnu Hopfieldovi a britsko-kanadskému vědci Geoffreymu Hintonovi za objevy a vynálezy, které přispěly k rozvoji umělé inteligence (AI), konkrétně v oblasti strojového učení s využitím umělé neuronové sítě.

V pondělí švédský Karolínský institut oznámil, že letošní Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství získali Američané Mary E. Brunkowová a Fred Ramsdell a Japonec Šimon Sakaguči za objevy v oblasti imunologie týkající se periferní tolerance.

Týden vyhlašování Nobelových cen bude ve středu pokračovat oznámením laureáta nebo laureátů ceny za chemii. Ve čtvrtek Švédská akademie vyhlásí Nobelovu cenu za literaturu a v pátek norský Nobelův výbor oznámí jméno či název laureáta ceny za mír, o kterou projevil silný zájem americký prezident Donald Trump. Vyhlašování skončí příští pondělí oznámením Nobelovy ceny za ekonomii.

Nobelovy ceny, k nimž se pojí i finanční odměna 11 milionů švédských korun (24,2 milionu českých korun), budou letošním laureátům oficiálně předány 10. prosince, na výročí úmrtí švédského vědce a zakladatele ocenění Alfreda Nobela.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Rakovina mozku nemusí začínat bolestí hlavy, upozorňuje lékařka

Rakovinou mozku sice v Česku onemocní ročně „jen“ několik stovek lidí, ale je to přes pokrok v medicíně stále velmi ničivá diagnóza. Pomáhají nejen nové léky, ale také lepší diagnostika a také práce s pacienty.
před 19 hhodinami

„Jsme krávy budoucnosti,“ míní historik Harari. Varuje před AI migranty

Umělé inteligence mění zásadním způsobem svět, upozornil v pořadu Hyde Park Civilizace historik a intelektuál Yuval Noah Harari. Západní svět se podle něj sice obává migrantů ze zemí třetího světa, ale ve skutečnosti za mnohem nebezpečnější označil mnohem cizejší AI migranty, kteří doopravdy berou lidem práci.
před 22 hhodinami

Japonsko vyšle sondu na Phobos

Japonská agentura pro výzkum vesmíru (JAXA) se tento týden chystá vyslat sondu na jeden ze dvou měsíců Marsu – Phobos. Slibuje si od toho poznatky o vzniku obou měsíčních souputníků této planety. Mise, která má trvat pět let, by také mohla pomoci objasnit původ života ve Sluneční soustavě, napsala agentura AP.
včera v 11:52‌‌

Nástup bakterií odolných proti antibiotikům je pomalá pandemie, říká přední expert

Odolnost bakterií proti antibiotikům představuje rostoucí hrozbu pro globální zdraví, protože snižuje účinnost léčby zachraňující životy a současně vystavuje lidi zvýšenému riziku, ať už v souvislosti s běžnými infekcemi, nebo s rutinními lékařskými zákroky, varuje Světová zdravotnická organizace (WHO). Jak vážný je to problém a jaké možnosti má věda k dispozici, vysvětluje přední expert na toto téma.
včera v 10:00‌‌

Ničení amazonského pralesa v Brazílii kleslo na minimum za skoro čtyřicet let

Rozsah ničení amazonského pralesa v Brazílii klesl v uplynulých dvanácti měsících na minimum od začátku měření v roce 1988. Uvedl to brazilský ústav INPE, který tyto údaje celou dobu shromažďuje. Meziročně plocha zničeného amazonského pralesa v Brazílii klesla o 42 procent.
včera v 09:30‌‌

Plzeňští lékaři využívají unikátní metodu k přesnější diagnostice rakoviny slinivky

Fakultní nemocnice Plzeň oznámila světové prvenství v onkologické diagnostice. Začala kombinovat radiofarmakum 68Ga-Trivehexin s vyšetřením PET/MRI, které spojuje pozitronovou emisní tomografii a magnetickou rezonanci. Nový postup umožňuje přesněji zobrazit nádor a odlišit ho od okolní zánětlivé tkáně.
včera v 07:00‌‌

Napoleonův tajný dopis z roku 1809 dešifrovala AI za pár hodin

Když francouzský císař Napoleon Bonaparte nařídil sepsat válečný dopis v šifře, vznikla hádanka, která byla nevyřešená více než 200 let. Dokud ji umělá inteligence (AI) nerozluštila během několika hodin. Ať už jde o dešifrování korespondence nebo o to, aby promluvily starověké ohořelé papyry, AI otevírá nové cesty pro historický výzkum, napsala agentura AFP.
17. 10. 2026‌‌

Nejstarší vražda? Archeologové popsali neandertálce zabitého před 75 tisíci lety

Kruhový otvor v lopatce neandertálce, jehož kosti vědci našli v jeskyni v iráckém Kurdistánu, může být nejstarším známým příkladem úmyslného zabití člověka jiným člověkem. Podle nové studie se to stalo asi před 75 tisíci lety.
17. 10. 2026‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.