Jisté je jen to, že nás budoucnost překvapí, tvrdí francouzský nobelista, fyzik Serge Haroche

25. červen 2018
Serge Haroche

Jak důležité je porozumět vztahu mezi vlněním a částicí? Hostem Magazínu Leonardo byl držitel Nobelovy ceny fyzik Serge Haroche, který se ve svém výzkumu zaměřuje na interakci a vztah světla a hmoty na úrovni fotonů a atomů.

„Světlo, které se šíří prostorem, má charakter vlnění, které vede ke vzniku interference, takže při setkání více vln se tyto skládají,“ uvedl vědec.

Když ale světlo přijde do kontaktu s hmotou, tak dochází k výměně energie po jednotlivých částicích, kterým říkáme fotony.

„Ten, kdo tento jev objevil, byl sám Albert Einstein. Tím v podstatě umožnil vznik kvantové fyziky, protože dualita částic a vlnění je ústřední myšlenkou teorie, která vysvětluje, jak se chová hmota a světlo na úrovni fotonů a atomů.“

Protože ke vzájemnému působení světla a hmoty dochází všude kolem nás, je důležité porozumět tomu, jak se to děje. Pokud se nám podaří řídit tyto procesy přesněji, otevře to cestu k mnoha aplikacím v oblasti kvantové komunikace nebo kvantové výpočetní techniky.
Serge Haroche

Haroche získal Nobelovu cenu za manipulaci s fotony uzavřenými v prostoru se zrcadly, zatímco atomy ovlivňoval světelné pole uvnitř systému. „Jde o to izolovat jednotlivé částice a nechat je úplně působit,“ dodal.

Zásadní místo mezi zdroji světla zaujímá laser. „Je fascinující. Zatímco světelné vlny například žárovky se šíří všemi směry a mají široké spektrum frekvencí, u laseru se světlo šíří jen jedním směrem a jeho frekvenci lze určit mnohem přesněji.“

„S laserovým paprskem jako tzv. koherentním zdrojem světla je možné dělat spoustu věcí. Umí načíst CD, šíří se optickým vláknem, využívá se v chirurgii a všude jinde, a samozřejmě i ve vědě.“

Kvantové technologie ale už používáme, připomněl fyzik. „Na zákonech kvantové mechaniky stojí právě třeba laser, technologie GPS založená na atomových hodinách, ale i magnetická rezonance.“

Neustále se mluví o kvantovém počítači, ten by byl mnohem výkonnější než počítače současné, ale stále je to ještě utopie. Je velmi náročně ovládat všechny částice potřebné ke vzniku takového počítače.
Serge Haroche

„Teď jde o to porozumět tomu, jak se zákony kvantové mechaniky projevují na makroskopické úrovni, ale také chceme zdokonalit naše možnosti na mikroskopické úrovni. Tedy například vložit nějakou informaci přímo do jednoho atomu a umět ji přenést do atomu dalšího.“

Až věda toto dokáže, bude možné vyrobit počítače, které budou mnohem lepší a rychlejší. „Kvantová mechanika umožňuje současnou existenci systémů v různých stavech. A my věříme, že když se naučíme ovládat částice na této úrovni, budeme schopni přijít s mnoha novými aplikacemi.“

„Jisté je jen to, že nás budoucnost překvapí a vzniknou věci, o kterých dnes nemáme ani tušení. Einstein také netušil, že někdo vynalezne laser a přitom sám přišel s myšlenkami, které vznik laseru inspirovaly,“ shrnul Serge Haroche.