Magická slitina. Kredit: XU Xitong.

Kvantové technologie, ať už počítače, senzory nebo třeba komunikace, jsou sice fascinující, ale obvykle, bohužel, potřebují ke svým trikům teploty blízké absolutně nule. Atomy jsou neposedné mršky a jejich neustále vrtění a poskakování ruší kvantová kouzla. Kvantové laboratoře jsou proto především extrémní mrazáky.

Princip ředícího mrazáku. Kredit: Mets501, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

V současnosti jsou pro dosažení extrémního chladu používané nejčastěji kryogenní ředící mrazáky (dilution refrigerator), který je založený na směsi izotopů helia-3 a helia-4. Tyto izotopy se kontrolovaným způsobem míchají a zařízení se díky tomu dostává až na teploty pár milikelvinů nad absolutní nulou.

Problém je v tom, že helium-3 je nesmírně obtížné sehnat. Obvykle se získává jako vedlejší produkt rozpadu tritia v jaderných reaktorech. Tímto způsobem ale vzniká jen velmi málo helia-3 a jeho množství naprosto nepokrývá poptávku. V důsledku toho je helium-3 nedostupné a drahé, což z něj činí zásadní překážku rozvoje technologií, které vyžadují kryogenní podmínky. Aby toho nebylo málo, ředící mrazáky jsou obvykle masivní a složité, což zabírá místo a peníze, kterých není nikdy dost.

Strategické europium. Kredit: Chemical Elements - A Virtual Museum (Jumk.de Webprojects), Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Ve snaze překonat tato omezení vyvinuli čínští odborníci Hefei Institutes of Physical Science of the Chinese Academy of Sciences (CAS), Institute of Theoretical Physics of CAS a Shanghai Jiao Tong University pevný materiál, s nímž lze dosáhnout zlomků teplot nad absolutní nulou. Je to pozoruhodná slitina europia s kobaltem a hliníkem EuCo₂Al₉.

S touhle slitinou lze ochlazovat adiabatickým demagnetizačním mrazením (ADR, adiabatic demagnetization refrigeration). Když je takový materiál vystavený silnému magnetickému poli, vnitřní magnetické momenty materiálu se uspořádají a materiál se ohřeje. Pak se materiál izoluje od prostředí, zruší se magnetické pole a slitina mohutně absorbuje teplo z okolí, čímž dojde k propadu teploty.

Podobné materiály už existují, ale doposud byly pro kvantové technologie nepoužitelné, protože mají problém s vedením tepla. Jak šibalsky přirovnává Etiido Uko na platformě New Atlas, jsou jako když zmrazíte špalek dřeva. Slitina čínského týmu kombinuje mrazící potenciál se slušnou tepelnou vodivostí. Experimenty ukazují, že s touto slitinou lze dosáhnout teplot kolem 106 milikelvinů, což stačí pro řadu kryogenních technologií.

Na nové slitině je kouzelné, jak nejvíc na světě pomůže právě Číně. Čína je totiž největším dovozcem helia-3 na světě a potřebuje ho stále víc – přičemž je současně největším nebo vlastně daleko, daleko největším producentem europia na světě. Pokud bude nová slitina fungovat, Čína může rychle ovládnout kryogenní technologie. Západ by s tím měl okamžitě něco dělat.

Video: 4K | Dilution Refrigerator overview

Video: Is Magnetic Refrigeration the Future of Cooling?

Literatura

New Atlas 23. 3. 2026.

Nature 651: 61–67.