Vedci spojili japonské umenie s kvantovou fyzikou a ostali bez slov. Na dosah majú materiál budúcnosti

Supravodiče sú materiály, ktoré dokážu viesť elektrický prúd s absolútne nulovým odporom, čo znamená, že pri prenose nedochádza k žiadnym stratám energie. Má to však jeden zásadný háčik. Tieto jedinečné vlastnosti sa u nich prejavujú len vtedy, keď ich ochladíš na extrémne nízke teploty blízke absolútnej nule. To si vyžaduje drahé, zložité a energeticky náročné chladiace systémy využívajúce tekuté hélium, čo doposiaľ obmedzovalo ich masové nasadenie v bežnom živote a v spotrebnej elektronike.

Hľadanie supravodiča, ktorý by spoľahlivo fungoval pri bežnej izbovej teplote, preto vedci považujú za akýsi svätý grál modernej vedy. Ak by sa ho podarilo objaviť, navždy by to zmenilo spôsob, akým ľudstvo spotrebováva energiu. Podobne ako slovenskí vedci pred časom vyriešili fyzikálnu záhadu storočia, aj v oblasti materiálových vied sme teraz svedkami prelomového momentu, ktorý môže zásadne ovplyvniť našu budúcnosť.

Práve v tejto oblasti nastal masívny zlom, čo vyplynulo z najnovších zistení medzinárodného konzorcia SuperC. Vedcom sa podarilo úspešne prepojiť kvantovú fyziku s umelou inteligenciou, vďaka čomu objavili dva úplne nové supravodivé materiály s označením YRu3B2 a LuRu3B2.

Keď sa spojí japonské umenie s kvantovou fyzikou

Zaujímavosťou je, že tieto dva nové materiály vďačia za svoje jedinečné vlastnosti takzvaným plochým pásom v mriežke typu „kagome“. Ide o špecifické geometrické usporiadanie atómov, ktoré je inšpirované tradičným japonským vzorom pletenia košov. Elektróny sa v tejto štruktúre správajú mimoriadne synchronizovane, čo umožňuje vznik supravodivosti.

Objaviť takéto materiály klasickou laboratórnou cestou je však pre vedcov beh na neuveriteľne dlhú trať plnú slepých uličiek. Vo vesmíre chemických prvkov totiž existuje prakticky nekonečne veľa možných kombinácií, pričom len nepatrný zlomok z nich dokáže viesť prúd bez odporu. Vedci doteraz počas mnohých desaťročí identifikovali približne 7 000 supravodičov, no vo väčšine prípadov išlo o čistú náhodu a šťastie. Tradičné výpočtové metódy sú totiž také náročné, že vedci doteraz dokázali teoreticky predpovedať životaschopnosť len pre zlomok z nich.

AI ako urýchľovač vedeckého pokroku

Tu prichádza na scénu umelá inteligencia. Výskumníci pod vedením profesorky Päivi Törmä z fínskej Aalto University nasadili pokročilé algoritmy strojového učenia, ktoré dokázali bleskovo preosiať obrovské množstvo teoretických materiálov. AI najskôr vybrala tie najsľubnejšie kombinácie a až na ne vedci následne aplikovali zložité kvantovo-mechanické výpočty.

Tento dvojfázový proces ušetril obrovské množstvo superpočítačového času a energie. Keď algoritmus určil dvoch jasných favoritov, štafetu prebrali fyzici z Rice University v USA pod vedením profesorky Emilie Morosan. Tí materiály fyzicky syntetizovali v laboratóriu a experimentálne potvrdili, že YRu3B2 aj LuRu3B2 skutočne vykazujú supravodivé vlastnosti.

umelá inteligencia

Bližšie k izbovej teplote

Aj keď tieto dva konkrétne materiály stále vyžadujú na svoju prevádzku nízke teploty, samotný úspech tejto metódy otvára dvere k revolúcii. Umelá inteligencia dokáže proces hľadania zrýchliť natoľko, že vedci budú môcť namiesto tisícok preveriť miliardy možných zlúčenín. Cesta k objavu materiálu, ktorý zmení fungovanie našich smartfónov, elektrických sietí či dátových centier bez nutnosti chladenia, sa tak skrátila o celé dekády.

Konzorcium SuperC si dalo ambiciózny cieľ nájsť supravodič fungujúci pri izbovej teplote do roku 2033. S pomocou umelej inteligencie a medzinárodnej spolupráce, ktorá prepája teóriu, AI a reálnu laboratórnu syntézu, už tento cieľ nevyzerá ako sci-fi. Ak sa im to podarí, pôjde o jeden z najvýznamnejších objavov v histórii ľudstva, ktorý reálne pomôže v boji proti klimatickej kríze a prinesie nevídané možnosti pre technológie budúcnosti.

Čítajte viac z kategórie: Vesmír a veda