Kvantový počítač a kvantový kryptosystém nie sú jediné ciele výskumu a vývoja kvantových technológií. V skutočnosti oveľa bližšie k realizácii sú kvantové senzory – zariadenia, ktoré nám umožňujú odmerať aj tie najmenšie zmeny a hodnoty parametrov okolitého sveta.
Realizácia kvantových bitov je problematická pre ich citlivosť na vplyvy okolia – kvantový šum prostredia, ktorý spôsobuje dekoherenciu. Ako sa však hovorí, všetko zlé je na niečo dobré. Paradoxne práve táto slabina je silnou stránkou kvantových senzorov. A hlavne, pri kvantových senzoroch nie je otázka, či existujú a budú fungovať, ale kde môžu byť užitočné.
Štandardom dnešnej medicíny sú rôzne zobrazovacie techniky od röntgenu (RTG, CT) cez magnetickú rezonanciu (MRI) až po pozitrónovú emisnú tomografiu (PET). Tieto dnes už bežné technológie sú vo svojej podstate kvantové, ale prichádzajúce technológie druhej kvantovej revolúcie majú potenciál ich vylepšiť. Vo všeobecnosti by mali kvantové senzory merať a mapovať silové polia a pôsobenia, čím umožnia dostať sa doslova pod povrch a dovnútra všetkého vrátane vesmíru.
Biologické inšpirácie
Biológovia už dlhšie predpokladajú, že sťahovavým vtákom pri navigácii zrejme pomáha ich schopnosť vnímať magnetické pole Zeme. Pri pokusoch s červienkou obyčajnou (Erithacus rubecula) zistili, že v umelo vytvorených magnetických poliach stráca orientáciu. Podobné správanie pozorovali aj pri červenom svetle, čo nepriamo naznačuje, že magnetický (navigačný) zmysel červienky je spojený s jej očami.
Následným skúmaním sa zistilo, že v sietnici oka červienky sa nachádza špeciálny svetlocitlivý proteín kryptochróm 4a, ktorý je výrazne citlivý najmä na modré svetlo. A jeho množstvo sa zvyšuje práve v obdobiach migrácie. Detailnejším pátraním po mechanizme navigácie prišli vedci k záveru, že táto schopnosť je zrejme vo svojej podstate kvantová. Túto predstavu podporuje aj pozorovaná dezorientácia červienok v prítomnosti špecifických frekvencií rádiových vĺn, čo naznačuje akúsi formu interferencie.
Mechanizmus radikálov
Absorbovaním modrého fotónu sa z kryptochrómu vyčlenia molekuly flavínadeníndinukleotidu (FAD) a tryptofánu (TRP). Spolu vytvoria tzv. radikálový pár – každá z nich obsahuje jeden nespárovaný elektrón. Spárované elektróny v rámci zlúčenín sú také dvojice elektrónov, ktorých kvantové čísla sa líšia iba spinom. Po vytvorení radikálov príde k ich rozdeleniu, ich spiny však zostanú kvantovo previazané.
Spin je vo svojej podstate magnetka a priamo súvisí s magnetickými vlastnosťami materiálov. Po aktivácii fotónom tieto elektróny začnú v magnetickom poli oscilovať medzi paralelným (označujeme ako triplet) a antiparalelným (označujeme ako singlet) usporiadaním ich previazaných spinov. Magnetické pole určuje charakter oscilácie a výsledkom je rôzna doba aktivácie kryptochrómu, čo je podstatou detekcie magnetického poľa.
Celý článok nájdete v časopise Quark 6/2026.
Vďaka predplatnému si ho však môžete dočítať už teraz a získať aj prístup k exkluzívnemu obsahu!
Máte predplatné?
Prihlásiť saFyzikálny ústav SAV, v. v. i., v Bratislave
Ilustrácie: Diana Cencer Garafová
QUTE.sk – Národné centrum pre kvantové technológie
