První kvantově-mechanický stroj

Zákony kvantové mechaniky jsou pro běžné smrtelníky většinou nepředstavitelné, jakoby z jiného světa. Proto je významné, že v březnu roku 2010 se vědcům poprvé podařilo vytvořit inženýrským způsobem mechanický mikrostroj, jehož rozměry jsou tak malé, že už pro něj pravděpodobnostní zákony kvantové teorie platí. Tento úspěch označil renomovaný mezinárodní časopis Science za hlavní vědecký průlom roku 2010.

Tento přístroj je vlastně jednoduchá vibrující součástka, jejíž délka odpovídá šířce lidského vlasu. Kvantové zákony obvykle ovládají procesy, které se týkají ještě mnohem menších objektů, jako jsou molekuly, atomy a ještě menší částice. Proto je pozoruhodné, že tato kvantová součástka je vidět téměř pouhým okem a vypadá jako tenká lopatka vyrobená z polovodiče. Ale i takhle v uvozovkách velký objekt dokázali fyzikové Andrew Cleland a John Martinis z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře "přesvědčit", aby se rozkmital kvantovým, tedy energeticky skokovým způsobem. Kvantové systémy totiž spojitě libovolné hodnoty energie nabývat nemohou.

Vědci toho dosáhli silným podchlazením součástky až na její základní energetický stav blízký absolutní nule, tedy stav s nejmenší fyzikálně možnou energií. Potom součástce dodali minimálně možné kvantum energie, a tím zvedli vibrační stav součástky o pomyslnou jednu energetickou příčku. Vědcům se dokonce povedlo, že součástka vibrovala oběma energeticky blízkými způsoby najednou - nacházela se současně jak v základním nultém stavu, tak i v prvním excitovaném stavu. To je možné právě jen u kvantových systémů. Tento úspěch může vést mj. k extrémně citlivým detektorům, řídícím součástkám nebo motorům, jejichž citlivost bude na hranici samotných přírodních zákonů.

Časopis Science kromě tohoto hlavního průlomu roku vyhlásil tradičně také 9 dalších zásadních vědeckých úspěchů, které připadly na uplynulý rok 2010. Vyhlásil zároveň 10 nejdůležitějších objevů uplynulé první dekády 21. století.