Černý fosfor pomohl poprvé změřit kvantovou vzdálenost – průlom pro budoucnost kvantových technologií
Mezinárodní tým fyziků pod vedením profesora Keun Su Kima z Yonsei University v Jižní Koreji dosáhl historického milníku v oblasti kvantových materiálů. Vědcům se poprvé podařilo přímo změřit tzv. kvantovou vzdálenost ve skutečném pevné látce, a to konkrétně na černém fosforu. Tento objev, publikovaný v prestižním časopise Science dne 5. června 2025, by mohl výrazně urychlit vývoj kvantových počítačů a revoluci v oblasti polovodičů.
Kvantová vzdálenost určuje, jak „podobné“ nebo „odlišné“ jsou dva kvantové stavy—koncept, který až dosud existoval pouze v teorii. Experimentální skupina z Yonsei spolupracovala s teoretiky z Soulské národní univerzity a využila pokročilou techniku úhlově rozlišitelné fotoemise (ARPES) v kombinaci se synchrotronovým zářením ze zařízení Advanced Light Source v USA. Černý fosfor díky své výjimečně jednoduché struktuře sloužil jako ideální modelový materiál.
Vědci zkoumali rozložení tzv. pseudospinové textury v pásmu valence a na základě těchto dat úspěšně určovali kompletní kvantové metrické tenzory elektronů, což až dosud nebylo v žádném pevnolátkovém systému možné.
„Jedná se o klíčový krok k tomu, abychom porozuměli podivným kvantovým jevům v materiálech, například ve supravodičích, a mohli na jejich základě postavit spolehlivé kvantové technologie,“ zdůrazňuje Kim. Přesné měření kvantové vzdálenosti je podle něj stejně zásadní pro spolehlivost budoucích kvantových systémů, jako je geodetické měření pro bezpečnou stavbu budov.
Tento přelom může v podstatě urychlit vývoj rychlejších polovodičů, polovodičů s vyšší teplotou přechodu a zejména – bezpečných a robustních kvantových počítačů nové generace. Výsledky dávají vědcům do ruky nový nástroj k odhalení geometrických a topologických vlastností krystalových systémů, a potenciálně tedy znamenají začátek nové éry kvantové technologie.
www.kamilcervinka.eu