Transport skrz systém se může odehrávat v nejrůznějších podobách. Elektrický proud prochází drátem, teplo kovem nebo třeba voda trubkou. Každé z těchto proudění může být popsáno vzhledem k tomu, jak snadno se náboj energie nebo třeba hmota pohybují skrz dotyčné médium.
Za normálních okolností dochází k tomu, že kolize a tření zpomalují proudění nebo ho úplně zastaví. V novém experimentu na TU Wien ale Frederik Møller a jeho kolegové pozorovali systém, v němž k tomu nedocházelo.
Pomocí magnetických a optických polí uvěznili tisíce atomů rubidia v jedné linii. Tím vytvořili ultrachladný kvantový plyn, v němž se energie a hmoty pohybují s prakticky dokonalou účinností. Tok v tomto „kvantovém drátu“ (quantum wire) zůstává stabilní, čímž se vzpírá běžné fyzice.
Badatelé zjistili, že se kvantový plyn ve kvantovém drátu chová jako perfektní vodič. Dojde k potlačení difuzního typu transportu, který obvykle vzniká díky ohromnému počtu nepatrných kolizí. U kvantového dráty jako by tyto kolize vůbec neměly vliv. Energie a hmota se pohybují kvantovým drátem zcela volně, aniž by se rozptylovaly v systému.
Je to vlastně kvantový rázostroj (Newton’s cradle) čili kvantová varianta známého artefaktu, v němž do sebe v uhrančivém rytmu narážejí zavěšené kovové kuličky. Když se kulička na jedné straně zhoupne a narazí do ostatních, v pohybu pokračuje krajní kulička na druhé straně. Stejně jako v původním rázostroji (v ideálním případě bez ztrát) i ve kvantovém drátu pokračuje pohyb, aniž by ustával. Podle Møllera je kvantový drát pro vědce příležitostí, jak studovat chování jevů jako je odpor na kvantové úrovni.
Video: Applications of GHD in cold gas experiments
Literatura
Kvantoví fyzici uvařili rekordní polévku s 15 biliony entanglovaných atomů
Autor: Stanislav Mihulka (19.05.2020)
Fyzici poprvé úspěšně transportovali uskladněné světlo
Autor: Stanislav Mihulka (15.10.2020)
Když prší kvantový plyn: Vědci poprvé pozorovali kvantový déšť
Autor: Stanislav Mihulka (11.04.2025)
Diskuze:
skvelá správa
Martin Smatana,2025-12-05 10:18:15
Kedy bude v predaji cirkulárka, ktorá má vo vinutí elektromotora miesto medeného drôtu rubídiový kvantový drôt?
Supravodic
Peter Peter,2025-12-04 12:10:20
Takze inak povedane vytvorili supravodic a dali tomu efektny nazov :)
vodič jinak
František Koreček,2025-12-03 15:37:23
za běžných fyzikálních podmínek, nám elektrony putují po povrchu vodiče, ale tady se "něco" zásadně mění ....
Re: vodič jinak
Vojtěch Kocián,2025-12-03 17:05:51
Za běžných fyzikálních podmínek se elektrony pohybují celým objemem vodiče. Možná máte na mysli takzvaný skin effect, ale ten se významněji uplatňuje až při vysokých frekvencích, což bych nepovažoval za úplně běžné fyzikální podmínky.
Re: Re: vodič jinak
F M,2025-12-07 11:55:50
O skin efektu jsme tu pár let pozpátku vedli diskusi a něco jsem načetl a dokonce si i pamatuji.
Vcelku jde o to o čem se bavíme. Tento článek je kvantové úrovni (kvantový plyn ještě omezený na "jeden rozměr"), ten drát je tam opravdu jen v uvozovkách, na té kvantové úrovni je to jinak (ale na to se mě neptejte, koukněte na konec diskuse virtuální fotony atd.).
Na wiky a z AI to zase vypadá, ty vysoké frekvence, na nějakou elektroniku, vysílače a podobně, kde je to extrémně silné.
Potom je tam to co jsem četl, tedy velmi vysoké napětí, ale vůbec univerzálně velké průměry a střídavý proud, tam jde o nějakou tloušťku vrstvy (ve které je to ještě nevýrazné což pokrývá běžné dráty) kdy proud při daných podmínkách (materiál, frekvence 50Hz) hlouběji než v ní rychle klesá (exponenciálně) a jde i o délky vodičů, asi hlavně kvůli ztrátám. Tam se s tím také velmi počítá, třeba ta lana používají ve středu jiný materiál jako "nosnou konstrukci" (tuším ocel/železo jádro a hliník jako vodič na vrchních vrstvách) a v těch nejsilnějších vedeních/dlouhých se používá stejnosměrný proud. A tady bych řekl (v těchto řádech/úrovni), že klasicky sedí i ten el. proud s elektronovým, tedy univerzálně u "makroskopických" kovových vodičů.
Re: vodič jinak
Florian Stanislav,2025-12-03 23:07:45
Drát není dutý. Faradayova klec - náboj jen na povrchu , uvnitř el. pole nulové.
Re: vodič jinak
Ivan Vacek,2025-12-04 17:15:19
Je potřeba si ujasnit pár věcí:
1. Elektrony (volné elektrony!) "putují" v celém průřezu vodiče (drift) (ale šnečím tempem - o mnoho řádů pomaleji, než rychlost el. proudu, který je v závislosti na prostředí různý a může se blížit až k rychlosti ~0,9 c).
2. Při povrchu (při vysokých frekvencích) se nešíří (volné) elektrony (ty se šíří celým vodičem, ne jen při povrchu), ale elektrický proud má při povrchu vodiče větší hustotu. Příčinou je indukce (vyšší frekvence = větší efekt "vytlačování" = větší hustota el. proudu při povrchu).
Je třeba pochopit: elektronový plyn, náboj, el. proud, virtuální foton, interakce, indukce, drift, atd.. A hlavně! Neplést si pohyb elektronů a "pohyb" el. proudu. To jsou dvě různé věci. Je to asi první věc, která zamotá hlavu snad každému, kdo se to snaží pochopit.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
