Dva kvantové průlomy z července: zvuk odhalil supratekutou hmotu, cloud zvláštní tunelování

Technika označovaná jako Sagnacova fononová interferometrie sleduje, jak se zvukové vlny — tedy fonony — šíří rotující supratekutou látkou. Podobně jako Dopplerův jev mění výšku tónu sirény projíždějící sanitky, rotace supratekuté kapaliny mění fázi zvukových vln. Z této změny lze vyčíst moment hybnosti systému , .

Co metoda odhaluje?

• Cooperovy páry a fermionovou supratekutost: Způsob, jakým se zvuk plynem šíří, umožňuje nepřímo usuzovat na mechanismus párování fermionů. Při něm vznikají Cooperovy páry, které stojí v základu fermionové supratekutosti. Stejný typ párování hraje zásadní roli také v supravodivosti některých materiálů, jeho přímé zkoumání však zůstává obtížné .
• Kvantovanou cirkulaci: Sagnacova interferometrie nabízí nový způsob měření kvantovaných vírů a kvantování cirkulace, což je charakteristický znak fermionových supratekutin . Podle popisu výzkumu jde o první detekci kvantované cirkulace ve strongly korelovaném fermionovém systému pomocí zvuku.

Výsledek otevírá nový pohled na kvantovou hmotu: zvuk se v tomto případě stává diagnostickým nástrojem pro systémy, které jsou běžnými měřicími metodami obtížně přístupné .

Boseho-Einsteinův kondenzát zkoumaný přes cloud

Druhá studie, publikovaná 31. července 2026 v časopise Communications Physics, se zaměřila na anomální tunelování. Teoretičtí fyzikové Ippei Danshita z Kindaiovy univerzity a Daichi Kagamihara z Chuoovy univerzity využili platformu Oqtant, která umožňuje vzdálený přístup k experimentům s BEC. Platformu poskytuje americká společnost Infleqtion , .

Jde o první recenzovaný vědecký výsledek získaný prostřednictvím platformy Oqtant .

V čem je anomální tunelování zvláštní?

Při běžném kvantovém tunelování pravděpodobnost průchodu částice bariérou s klesající energií klesá. U anomálního tunelování v BEC je tomu naopak: zvukové vlny s velmi nízkou energií, které představují kolektivní excitace kondenzátu, mohou procházet i vysokými bariérami téměř dokonale. Při nulové energii se pravděpodobnost přenosu blíží jedné .

Pozorování se shodovalo s teoretickými předpověďmi a tento kontraintuitivní jev tak byl experimentálně potvrzen . Anomální tunelování se podle teorie nemusí týkat pouze Boseho-Einsteinových kondenzátů; předpovídá se také v materiálech, jako jsou magnety. Výsledek proto může mít širší význam pro fyziku kondenzovaných látek .

Když se laboratoř přesune do cloudu

Experiment s BEC je důležitý i z hlediska organizace vědecké práce. Tradiční experimenty s ultrachladnými atomy vyžadují specializované vybavení a dlouholeté školení k jeho sestavení i obsluze. Teoretičtí fyzikové tak často nemají možnost své předpovědi sami experimentálně ověřit .

Oqtant tento přístup mění. Výzkumníci mohli navrhnout experiment a ovládat BEC aparaturu na dálku, aniž by museli budovat vlastní laboratoř , . Podle autorů může podobný model výrazně rozšířit možnosti teoretických fyziků a podpořit přesun dalších špičkových experimentálních zařízení do cloudu .

Připomíná to vývoj cloudových služeb pro kvantové počítače, které zpřístupňují složitý hardware uživatelům přes internet. V případě Oqtant však nejde o simulaci: vzdáleně se ovládá skutečná experimentální platforma pro práci s kvantovým plynem.

Dva experimenty, jeden společný směr

Oba červencové výzkumy jsou nezávislé, spojuje je však podobný princip. První využil zvuk jako prostředek k odhalení vlastností supratekuté hmoty, druhý zpřístupnil fyzický kvantový experiment prostřednictvím cloudu.

Výsledky tak neposouvají pouze poznání Cooperových párů, kvantované cirkulace a anomálního tunelování. Naznačují také širší změnu: špičkový výzkum kvantové fyziky by v budoucnu nemusel být vyhrazen jen týmům s vlastním rozsáhlým laboratorním zázemím.