Kvantové tečky poskládané atom po atomu. Kredit: Lucas Schneider / : Universität Hamburg.

Elektrony nesou záporný elektrický náboj. Proto se obvykle navzájem odpuzují. Projevuje se to na řadě vlastností materiálů. Když se ale elektrony „slepí“ do dvojic, situace se změní. Páry slepených elektronů se chovají jako bosony a jsou vůči sobě mnohem přátelštější. Mohou se nacházet na stejném místě anebo se společně pohybovat.

Jens Wiebe. Kredit: Universität Hamburg.

Jedním z nejzajímavějších projevů materiálů se zmíněnými dvojicemi elektronů je supravodivost, čili průchod elektrického proudu bez jakéhokoliv elektrického odporu. Dosáhnout supravodivosti je sice stále poměrně obtížné, ale přesto si již našla celou řadu významných technologických aplikací, včetně zobrazování magnetickou rezonancí anebo vysoce citlivých detektorů magnetického pole.

Logo. Kredit: Universität Hamburg.

Při současném trendu neustálé miniaturizace není divu, že probíhá intenzivní výzkum zmenšování supravodivých zařízení. Badatelé německé Universität Hamburg nedávno zvládli husarský kousek, kterým přinesli supravodivost na úroveň kvantových teček, což jsou v podstatě nejmenší stavební jednotky nanostruktur pro elektronická zařízení.

Jens Wiebe a jeho spolupracovníci pomocí řádkovacího tunelového mikroskopu poskládali kvantové tečky ze stříbra doslova atom po atomu na povrchu supravodiče. Vytvořili tím „klícky“ pro elektrony, díky čemuž se jim povedlo poprvé pozorovat podivuhodný kvantový stav (spin-degenerate Andreev bound state), který před půlstoletím předpověděli japonští teoretičtí fyzici Machida a Shibata.

Tento kvantový stav až doposud vědcům unikal mezi prsty. Teprve nedávno byl nepřímo zahrnut ve výzkumu potlačování nežádoucího šumu v transmonových qubitech, které představují základní prvek moderních kvantových počítačů. Dojatý Kazushige Machida z původního japonského týmu vyjádřil obdiv nad použitou metodou a neskrýval nadšení z potvrzení jejich předpovědi.

Video: Jens Wiebe – ICQMT 2022

Literatura

Universität Hamburg 17. 8. 2023.

Nature online 16. 8. 2023.