Kapalina se změní na pevnou látku. Láva chladne a stává se skálou. Voda zamrzne na led. Fyzikální procesy jsou zde zřejmé a jednoduché. Rozsah jejich aplikace je ale úplně jiná věc.
Vezměme optické vlákno. Skleněné polotovary zahříváme, dokud se neroztaví a poté je natáhneme na vlákna tenčí než lidský vlas. Světlo se v těchto vláknech šíří a překračuje kontinenty závratnou rychlostí. Jsou základem telekomunikací. Kromě toho se taková vlákna používají v laserech, endoskopech a senzorech. Duté jádro pojme dokonce plyny a funguje jako miniaturní chemická laboratoř.
Vědci z Ústavu vědy o světle však pojmenovali po. Max Planck (MPL), Univerzita v Hannoveru. Leo XII (Leibniz University Hannover) a Institut fotonických technologií pojmenovaný po. Leibniz (IPHT) se rozhodl jít jinou, „chladnější“ cestou. Sklo nejen vytáhli, ale i zmrazili. Byl tak objeven nový způsob ukládání světla pomocí optických vláken se zmrzlým jádrem.
Fyzika zmrazování tekutého jádra
Vědci vzali optická vlákna s tekutým jádrem (LiCOF) a ponořili je do tekutého dusíku při teplotě -196 °C. Cíl byl jednoduchý: vytvrdit jádro bez ztráty funkce vlákna.
Byl to úspěch.
„Klíčovým bodem je, že zmrazená část LiCOF si zachovává schopnost směrovat světlo,“ vysvětluje Simon Seiderer. Je výzkumným pracovníkem ve skupině Quantum Optoacoustics pod vedením Prof. Dr. Birgit Stiller, která projekt vede.
Tady ale začíná zábava. Vlákno nesměřovalo jen světlo. Kapalná i zmrzlá část začala vést hypersonické zvukové vlny.
Světlo se šíří rychle, zvuk se šíří pomalu. Ve standardních vláknech prakticky neinteragují. V tomto zmrazeném LiCOF spolu začnou úzce interagovat.
Proč je Brillouin-Mandelshtamův efekt tak důležitý
Tato interakce je způsobena Brillouinovým rozptylem (Brilouin-Mandelshtamův efekt*). Stejný účinek je pozorován u běžných vláken, ale je obvykle velmi slabý. Zde se stává mocným.
Zmrazení tekutého jádra vytvořilo husté, uzavřené prostředí. Výsledek? Optoakustická komunikace je vylepšena více než 1000krát ve srovnání se standardními vlákny.
Představte si fyzickou past na informace.
Protože se světlo šíří rychleji než zvuk, lze data přenést ze světelné vlny na pomalejší zvukovou vlnu. V tomto stavu jsou dočasně uloženy a poté v případě potřeby přeměněny zpět na světlo.
Toto je optoakustická paměť a je rozhodující pro fotonické neuromorfní výpočty.
Nová platforma pro kvantový hardware a AI
Neuromorfní výpočetní technika napodobuje fungování lidského mozku tím, že současně zpracovává a ukládá informace. Současná zařízení trpí nízkou energetickou účinností. Fotonické systémy nabízejí řešení, ale pouze pokud jsou jejich součásti malé a výkonné.
Mražená vláknina s tekutým jádrem (LiCOF) poskytuje právě to.
„Zmražením tekutého jádra jsme vytvořili zcela novou fyzickou platformu,“ říká Stiller. “Poskytuje extrémní nelinearity a přitom zůstává snadno ovladatelný.”
Možnosti dalece přesahují jednoduché ukládání dat.
Silné spojení mezi světlem a zvukem otevírá dveře k:
- Neuromorphic computing: procesory inspirované mozkem a poháněné světlem.
- Kvantové zpracování informací: vysoce výkonný a bezpečný přenos dat.
- Mikrovlnná fotonika: Vylepšení zpracování signálu pro 6G a budoucí generace.
- Vysoce přesné senzory: detekují změny příliš malé pro současnou technologii.
„Tato úroveň spojení mezi světlem a zvukem otevírá vzrušující nové možnosti,“ říká Stiller. Nejen pro paměť, ale i pro celou řadu budoucích technologií.
Cesta k optimalizaci
Tato studie nebyla provedena ve vakuu. Spoléhalo se na spolupráci s profesory Markusem Schmidtem a Mario Chemnitzem z IPHT v Jeně, kteří přispěli k vývoji vláken s tekutým jádrem. Funkce Freezing přidala novou proměnnou, která výrazně zlepšila nelineární efekty.
Výsledky byly publikovány v časopise Optica pod názvem: Giant Brillouin enhancement in zmrazené CS₂ kapiláry.
Publikováno 19. července 2026.
Práce byla podpořena Evropskou výzkumnou radou, Německou výzkumnou nadací (DFG) a Společností Maxe Plancka. Podrobnosti o financování nejsou hlavním tématem; fyzika je na pořadu dne.
Dříve jsme vlákno považovali za pouhou trubku pro světlo, průhlednou dálnici. Tento výzkum naznačuje, že by mohl sloužit také jako paměťová banka, procesor nebo senzor.
Bude budoucnost výpočetní techniky jako blok ledu?
Možná.
Technologie je stále mladá. Přesun z laboratorních nastavení do datových center bude vyžadovat další práci. Samotná energie však stačí ke změně způsobu napájení datových center. Otázkou ale zůstává: dokážeme spolehlivě podpořit zmrazení takových jader v průmyslovém měřítku?
Nebo je to jen skvělý důkaz konceptu, který bude zapomenut, jakmile budou k dispozici lepší materiály?
Věda je pevná. Zbytek je na inženýrech.
