Naukowcy z Polski i IBM zamknęli światło między lustrami. Uzyskali stan materii, który może pomóc w budowie komputerów nowej generacji

Zamknęli światło między dwoma lustrami

Prestiżowe czasopismo naukowe „Science Advances” opublikowało wyniki eksperymentu międzynarodowego zespołu z udziałem polskich fizyków i naukowców IBM Research. 3 listopada Uniwersytet Warszawski przedstawił szczegóły odkrycia, które może w przyszłości pomóc w rozwoju komputerów nowej generacji. Badacze uzyskali niezwykły stan materii w temperaturze pokojowej, bez ekstremalnego chłodzenia.

Zwykła ciecz płynie, a kryształ ma uporządkowaną strukturę. Naukowcy od dawna wiedzą jednak, że w fizyce kwantowej istnieje możliwość połączenia tych dwóch właściwości. Taki stan materii nosi nazwę fazy nadstałej, czyli supersolid. Łączy regularną strukturę przypominającą kryształ z właściwościami cieczy, która może płynąć bez lepkości. Przez wiele lat badanie tego zjawiska wymagało bardzo niskich temperatur, bliskich zeru bezwzględnemu, czyli minus 273 stopni Celsjusza.

Międzynarodowy zespół z udziałem naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego, Wojskowej Akademii Technicznej i IBM Research wykorzystał inną metodę. Badacze umieścili ciekły kryształ i specjalny materiał organiczny w mikroskopijnej przestrzeni między dwoma lustrami. Następnie skierowali na próbkę impulsy lasera. Światło wielokrotnie odbijało się między lustrami i oddziaływało z materią.

W ten sposób powstały polarytony, czyli niezwykłe połączenia właściwości światła i materii. Naukowcy zaobserwowali, że w odpowiednich warunkach tworzą one regularny wzór, a jednocześnie wykazują cechy charakterystyczne dla kwantowej cieczy. Najważniejsza różnica w porównaniu z wieloma wcześniejszymi eksperymentami? Całość działała w temperaturze pokojowej.

Polski fizyk jest pierwszym autorem odkrycia

Pierwszym autorem publikacji naukowej jest dr Marcin Muszyński, który obecnie prowadzi badania w The City College of New York. Wcześniej pracował na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Międzynarodowym zespołem kierował prof. Jacek Szczytko z Uniwersytetu Warszawskiego. W badaniach uczestniczyli również naukowcy z Wojskowej Akademii Technicznej, IBM Research w Zurychu oraz francuskiego CNRS.

Najważniejsze eksperymenty zespół przeprowadził w laboratoriach IBM Research w Szwajcarii. Polscy naukowcy z WAT przygotowali struktury ciekłokrystaliczne, które umożliwiły przeprowadzenie badań. Eksperyment wymagał dużej precyzji. Materiały stopniowo zmieniały swoje właściwości, dlatego badacze mieli ograniczony czas na wykonanie pomiarów. Naukowcy nie tylko zaobserwowali niezwykły stan materii. Pokazali również, że mogą wpływać na właściwości układu za pomocą napięcia elektrycznego.

To istotne, ponieważ przyszłe urządzenia muszą nie tylko wykorzystywać określone zjawisko fizyczne, ale również pozwalać na jego kontrolowanie.

Czy komputery przyszłości będą działały dzięki światłu?

Dzisiejsze komputery wykorzystują przede wszystkim elektrony do przesyłania i przetwarzania informacji. Naukowcy od lat szukają jednak sposobów, aby część tych zadań wykonywało światło. Takie rozwiązania określa się mianem komputerów fotonicznych. Mogłyby one w przyszłości szybciej wykonywać niektóre operacje i zużywać mniej energii.

Ma to szczególne znaczenie dla rozwoju sztucznej inteligencji. Trenowanie i obsługa zaawansowanych modeli AI wymaga coraz większej mocy obliczeniowej, a centra danych zużywają ogromne ilości energii. Odkrycie zespołu z udziałem polskich fizyków może pomóc w dalszych badaniach nad urządzeniami fotonicznymi. Naukowcy wskazują również na możliwość wykorzystania podobnych zjawisk w bardzo czułych czujnikach optycznych oraz układach, które naśladują sposób działania ludzkiego mózgu.

Nie oznacza to jednak, że badacze stworzyli nowy procesor albo komputer. Na razie poznają właściwości niezwykłego stanu materii i sprawdzają, jak można go kontrolować.

Bez kosztownego chłodzenia do minus 273 stopni

Jedną z największych przeszkód w rozwoju wielu technologii kwantowych pozostaje konieczność utrzymywania ekstremalnie niskich temperatur. Niektóre komputery kwantowe wymagają specjalistycznych systemów chłodzenia, które utrzymują ich podzespoły w temperaturach zbliżonych do zera bezwzględnego. Takie instalacje są skomplikowane i kosztowne.

Eksperyment zespołu z udziałem polskich naukowców pokazuje, że pewne niezwykłe zjawiska kwantowe można uzyskać bez takich warunków. Nie oznacza to, że odkrycie pozwoli zastąpić systemy chłodzenia we wszystkich komputerach kwantowych. Badacze pracują nad innym rodzajem układu, który wykorzystuje światło i materię. Wyniki mogą jednak pomóc w opracowaniu nowych metod przetwarzania informacji.

Odkrycie opisują zagraniczne media

Wyniki eksperymentu ukazały się w październiku 2026 r. w czasopiśmie „Science Advances”. Na początku listopada o badaniach poinformował Uniwersytet Warszawski, a następnie temat podjęły zagraniczne serwisy naukowe.

Podobne zjawiska w temperaturze pokojowej obserwowały już wcześniej inne zespoły badawcze. Naukowcy z Polski i ich zagraniczni partnerzy wykorzystali jednak własną metodę, która pozwala dodatkowo wpływać na właściwości układu za pomocą napięcia elektrycznego. To właśnie możliwość kontrolowania zjawiska może mieć znaczenie dla przyszłych zastosowań technologicznych.

Na razie odkrycie pozostaje na etapie badań podstawowych. Naukowcy nie podali terminu, w którym podobne rozwiązania mogłyby trafić do przemysłu. Ich eksperyment pokazuje jednak, że do badania niezwykłych stanów kwantowych nie zawsze potrzeba temperatur bliskich minus 273 stopni Celsjusza. A to otwiera nowe możliwości dla zespołów, które pracują nad komputerami i czujnikami przyszłości.