Vykrystalizování jodidu chromitého do formy nazývané spinové sklo zní jako něco, co mohou ocenit snad jen výzkumníci z Akademie věd. Ovšem právě chaotické krystalky této chemické sloučeniny by mohly v budoucnu přinést revoluci do světa IT. Čeští odborníci totiž zjistili, že by se tento takzvaný 2D materiál mohl podepsat na výrazném zrychlení počítačů.

Rychlost počítačů do značné míry ovlivňuje jejich operační paměť neboli RAM. V její konstrukci však podle některých odborníků začínáme narážet na limity současných materiálů, ze kterých jsou tyto komponenty vyráběny. Součástky na bázi křemíku zkrátka nepůjde zmenšovat do nekonečna, a tak bude brzy narážet na svůj strop i výkon počítačů.

Vědci proto v současné době pátrají po jiných materiálech, které by umožnily v navyšování výpočetních schopností počítačů pokračovat. Do hledáčku jejich pozornosti se dostávají především takzvané dvourozměrné materiály s neobvyklými vlastnostmi. Prvním takovým byl grafen, jenž má tloušťku jedné vrstvy atomů.

Využití podobných látek například jako lubrikantu zkoumají i vědci na ČVUT, kteří díky němu chtějí hýbat tisícitunovými objekty pouhou rukou. Nejsou však jediní, kdo u nás zjišťuje jejich potenciál. Na Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského Akademie věd v pražské Libni zkoumají vlastnosti jodidu chromitého, jehož struktura je tvořena izolovanými vrstvami atomů chromu a jódu o tloušťce jednoho nanometru.

Tyto vrstvy byly během výzkumu vystavovány nejrůznějším teplotám a tlakům, přičemž byly zkoumány proměny jejich magnetického stavu. Jak vysvětluje Haider Golam, jeden z vědců podílejících se na výzkumu: „Krystal jodidu chromitého jsme podrobili vysokému tlaku 20 gigapascalů a více a změny magnetického stavu jsme sledovali Ramanovým spektrometrem.“

Tímto postupem se vědcům podařilo po téměř dvouletém bádání, na kterém spolupracovali také odborníci z Karlovy univerzity, Švédska, Německa, Ruska, Japonska a Saúdské Arábie, objevit zvláštní chování sloučeniny. Ta během působení tlaku od 22 do 30 gigapascalů a za nízké teploty začala prokazovat známky chování, které vědci označují za exotické. A které by mohly vést k významnému pokroku i v oblasti IT.

Během tohoto procesu totiž začal jodid chromitý chaoticky krystalizovat a vytvářet strukturu nazývanou jako spinové sklo. „Kvantová spinová kapalina je exotický stav hmoty, který popisuje takzvaný nikdy nemrznoucí magnet,“ popsal Golamův kolega Martin Kalbáč.

Foto: IBM Research/Flickr

Kvantový počítač společnosti IBM

„V kvantové spinové kapalině jsou spiny elektronů stále v pohybu jako molekuly v kapalinách, a to i při extrémně nízkých teplotách v důsledku spinového provázání na dlouhé vzdálenosti. Tento předpovězený magnetický stav je slibný pro navrhování lepších kvantových materiálů a technologií, které znamenají mnohem více než pouhé zvýšení kapacity RAM,“ dodal Kalbáč.

Podle Kalbáče by tento materiál mohl uspíšit vývoj kvantových počítačů, které neoperují v bitech, ale používají takzvané qubity neboli kvantové bity operující s jedničkami, nulami či jejich kombinacemi. Zároveň dodal, že 2D materiály umožňují zásadně snižovat rozměry takového zařízení v porovnání s klasickými látkami.

Pracovníci z Akademie věd mají v plánu ve výzkumu nadále pokračovat a jev podrobněji zkoumat. Další výzvou bude přijít na způsob, jak jeho potenciál využít v běžné praxi, aniž by bylo nutné vytvářet extrémní podmínky, jako je právě velmi vysoký tlak. Sestrojení kvantového počítače je velice náročným procesem, samotných zařízení schopných operovat v qubitech jsou prozatím jednotky.

S přispěním ČTK.