Češi přišli na to, jak přečíst data z diamantu.

Vyvinout cenově přijatelný výkonný kvantový počítač se snaží firmy od Googlu přes Intel po IBM. Už dnes umí přístroje využívající k operacím jevy kvantové mechaniky řešit úlohy řádově rychleji než běžné počítače – na rozdíl od nich dovedou zkoumat mnoho možných řešení najednou. Jejich rozšíření ale zatím brání řada překážek. Například velká spotřeba energie: čipy dnešních kvantových počítačů musí být chlazené na teplotu blízkou -273 stupňům Celsia. Na cestě k odstranění této bariéry je tým vědců z univerzity v belgickém Hasseltu, který vede český profesor Miloš Nesládek.
Dnes vydal s kolegy článek v jednom z nejprestižnějších vědeckých časopisů světa Science. Popisuje v něm konstrukci nového typu kvantového bitu (takzvaného qubitu) – ten je základem operací s daty v kvantových počítačích. "Podařilo se nám vytvořit z umělého diamantu kvantový bit, na který lze data nejen zapisovat, ale také je z něj elektricky číst. Doposud to bylo možné pouze opticky, teď jsme našli způsob umožňující propojení se stávajícími technologiemi. A co je ještě důležitější, qubit funguje při pokojové teplotě," popsal HN průlom profesor Nesládek. Pod článkem je společně s kolegou Petrem Siyushevem uvedený na prvním místě, jelikož stál u zrodu vynálezu.
Ten má podobu destičky ze superčistého umělého diamantu o rozměrech tři krát tři milimetry. Je začleněna do obvodu uvnitř krabičky, kterou lze napojit na přístroje a při prosvícení laserem z ní lze data elektricky číst. Zapisovat je lze díky tomu, že do diamantu vědci vstřelili s velkou přesností dusíkový iont, který v krystalové mřížce nahradil jeden z uhlíků. Další atom vynechali, aby vznikl prázdný prostor. Klíčovou roli v čtení a zapisování dat pak hraje vlastnost elektronů zvaná spin.
Teď stojí před vědci zásadní úkol – provázat kvantové bity tak, aby spolu dokázaly komunikovat. Právě propojení co největšího množství qubitů je předpokladem k tomu, aby kvantové počítače dokázaly předčit ty dnešní.
Ještě dřív však nově popsaná technologie najde uplatnění v podobě elektronických součástek: senzorů ve vesmírných satelitech a raketách, elektromobilech nebo přístrojích pro lékařskou diagnostiku či výrobu léků. Kvantové čipy vyrobené z diamantů jsou totiž daleko citlivější než stávající technologie, a mohou tak s velkou přesností zachytit například magnetické vlny nebo odhalit přítomnost určité látky, která se vyskytuje ve velmi malé koncentraci. "První senzory mohou být na trhu během tří až pěti let. Jednáme už s řadou firem, například s nadnárodní společností sídlící v Německu, která je lídrem na trhu v oblasti elektroniky pro auta. O naše technologie má zájem i Evropská kosmická agentura," říká Nesládek.
Na článku s ním spolupracovali i vědci z ČVUT – je pod ním podepsaný například Michal Gulka. V desetičlenném Nesládkově týmu na belgické univerzitě pracují další tři čeští výzkumníci. Některá měření probíhala na univerzitě v Ulmu, vědci spolupracovali i s kolegy z univerzity ve Vídni a v japonském městě Tsukuba. Rozvoj kvantových technologií podporuje také EU, která loni spustila dotační program v hodnotě jedné miliardy eur.