Spolupráce s Belgičany nebyla náhodná. Profesor Miloš Nesládek z kladenské Fakulty biomedicínského inženýrství Českého vysokého učení technického v Praze působí současně právě v Belgii; na Univerzitě v Hasseltu. Výsledky společného úsilí nově zná celý odborný svět: vědci z kladenské fakulty je shrnuli v článku o použití diamantu pro kvantové počítače a senzory, který v úterý publikoval prestižní britský vědecký časopis Nature Communications.

Hlavními autory jsou právě Nesládek společně s Michalem Gulkou. Pojednání (jehož název Room-temperature control and electrical readout of individual nitrogen-vacancy nuclear spin přiměje přemýšlet i ty, které se v používání angličtiny považují za zběhlé) navazuje na předchozí společné výzkumy, o nichž česko-belgický tým informoval v roce v roce 2019 v americkém časopise Science.

Zpracování „za tepla“

Kvantové počítače, které využívají principy kvantové mechaniky, jsou zařízení s ohromujícím výpočetním výkonem. Dá se říci, že nejde o běžné superpočítače, o nichž se občas objevují informace v souvislosti s některými vědeckými projekty; tohle je ještě o ligu výš. Jedná se o systémy využívané giganty elektronického světa, jakými jsou třeba Google či IBM. Mimo jiné umožňují, aby běžnému uživateli bližší svět informačních technologií vůbec fungoval a mohl se dál vyvíjet s rozšiřováním svých možností.

Pěstitel Petr Hanka.
Z pole rovnou na vidličku. Pěstitele má s konzumenty propojit internetová mapa

V konečném důsledku tak jejich existence přináší užitek třeba komukoli, kdo chce využívat možností nabízených mobilním telefonem. A očekává, že se budou dál zlepšovat tak, že vlastně budou předbíhat jeho přání. K tomu, aby kvantová technologie mohla fungovat, je třeba zajistit extrémní chlazení. I to se vymyká běžné laické zkušenosti.

„Například supravodivé obvody pracují při ultra nízkých teplotách blízko absolutní nuly,“ připomněl Nesládek. Co to znamená? Potřebu enormních chladicích výkonů – což s sebou nese komplikace. „Limitují konstrukci – a mohou značně prodražit budoucí aplikace,“ osvětlil souvislosti. Že by se to mohlo změnit, naznačují čerstvě publikované výsledky úsilí česko-belgického týmu. Ten dal světu vědět, jak pokročil v uplatnění metody kvantové detekce, realizované v uměle vytvořeném diamantu při pokojové teplotě (právě to byl objev, o němž informoval prostřednictvím časopisu Science před dvěma roky).

„Systémy založené na řešení pevnolátkových materiálů, jako je diamant, představují podstatné zjednodušení konstrukce kvantových počítačových procesorů,“ potvrzuje Gulka, jenž také působí na Fakultě biomedicínského inženýrství ČVUT.

Praktické využití objevu

Nynější pokrok spočívá v tom, že dřívější objev se podařilo přizpůsobit pro uplatnění v rámci počítačových systémů. Základem fungování kvantových počítačů je kvantově-mechanický princip provázání kvantových bitů, bez něhož by vývoj počítačů na základě diamantu nebyl možný. Umožní totiž pracovat s logickými operátory typu „and“, „not“, „or“ a podobně.

Pouliční hodiny - ilustrační foto.
Střídání času jen tak neskončí. Počítá se s ním ještě minimálně pět let

Právě takové provázání, které se podařilo uskutečnit ve spolupráci s kolegy z univerzit ve Vídni a Budapešti, popisuje nový článek česko-belgického týmu v Nature Communications. A jde o poznatky, které otevírají cestu k vývoji kvantových čipů. Diamantové čipy však nemusí sloužit pouze v počítačích. Lze je také využít jako ultracitlivé detektory magneticích polí – například pro nukleární magnetickou rezonanci. To se může uplatnit v aktuálně řešeném projektu Fakulty biomedicínského inženýrství ČVUT, podpořeném státem prostřednictvím Grantové agentury ČR.