Vědci prokázali kvantové provázání v centimetrovém krystalu

Vědci z Technické univerzity ve Vídni dosáhli 7. července 2026 průlomu, který může zásadně změnit chápání kvantové fyziky v makroskopickém měřítku. Tým vedený Silke Bühler-Paschen prokázal existenci silného kvantového provázání v krystalu složeném z ceria, palladia a křemíku – materiálu o velikosti lidské ruky, tedy přibližně centimetr velkém objektu viditelném pouhým okem.

Kvantové provázání bylo dosud považováno za jev typický pro izolované částice nebo mikroskopické systémy udržované za extrémně kontrolovaných laboratorních podmínek. Skutečnost, že se tento jev podařilo pozorovat v makroskopickém pevném tělese za běžných podmínek, představuje výsledek, který vědecká komunita dlouho hledala. Výzkumníkům se podařilo prokázat, že v daném krystalu jsou provázány alespoň devět částic současně, přičemž k tomuto závěru dospěli pomocí techniky zvané kvantová Fisherova informace, která umožňuje kvantifikovat míru provázání i v komplexních materiálech bez nutnosti izolovat jednotlivé částice.

Krystal ze sloučeniny ceria, palladia a křemíku patří do kategorie takzvaných těžkofermionových materiálů, které vědce fascinují již desetiletí. Elektrony v těchto látkách se chovají, jako by měly mnohonásobně větší hmotnost než obvykle, a materiály vykazují celou řadu neobvyklých fyzikálních vlastností. Právě tyto vlastnosti je řadí do širší skupiny označované jako podivné kovy – materiály, jejichž elektrická vodivost a další charakteristiky se nedají vysvětlit standardními teoriemi pevných látek.

Tým z TU Wien se zaměřil na pochopení toho, co stojí za neobvyklým chováním podivných kovů, a kvantové provázání se ukázalo jako klíčový faktor. Fyzik Fakher Assaad k výsledkům uvedl: Silné provázání se zdá být přímo spojeno s neobvyklým chováním podivných kovů. Tento poznatek otevírá novou cestu k teoretickému popisu celé třídy materiálů, které dosud odolávaly konvenčním modelům. Podivné kovy přitom nejsou jen akademickou kuriozitou – patří mezi ně například materiály, v nichž se za nízkých teplot objevuje vysokoteplotní supravodivost, a jejich pochopení by mohlo mít dalekosáhlé technologické důsledky.

Použitá metoda kvantové Fisherovy informace si zaslouží zvláštní pozornost. Jde o nástroj původně vyvinutý v kontextu kvantové metrologie, tedy vědy o ultra-přesném měření. Vědci jej nyní adaptovali tak, aby dokázali z experimentálně měřitelných veličin odvodit informaci o míře kvantového provázání v celém materiálu. Výhoda tohoto přístupu spočívá v tom, že nevyžaduje přímou manipulaci s jednotlivými kvantovými stavy, což by v makroskopickém krystalu bylo prakticky nemožné. Místo toho pracuje s globálními odezvami materiálu na vnější podněty, jako jsou magnetické pole nebo teplota.

Výsledky výzkumu byly publikovány v prestižním časopise Nature Physics pod identifikátorem DOI: 10.1038/s41567-026-03298-0. Publikace přichází v době, kdy zájem o kvantové technologie prudce roste a investice do tohoto odvětví dosahují rekordních úrovní po celém světě. Objev provázání v makroskopickém materiálu má přímý dopad na vývoj kvantových senzorů, které by mohly překonat citlivostí vše, co je dnes k dispozici.