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.
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.
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.
##seznam_reklama##
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