Jaké jsou hlavní výsledky vědeckého výzkumu v těch oborech, které mají vztah k počítačům a elektronice? O řadě těchto novinek se psalo zde na ITBiz, o dalších pak na Sciencemag.cz. Vše lze doklikat, zkusme teď ale raději subjektivní pohled namísto záplavy odkazů.
Podle mého názoru nešlo o rok kvantového počítání. Pokrok v oblasti kvantových počítačů byl významný, ale spíše dílčí. Qubity jsou zase o něco stabilnější, dokážeme je různě propojovat navzájem a chránit proti chybám nebo opravovat. Objevily se qubity na bázi děr (kladně nabitých míst, kde „chybí elektron“) a integrované kvantové systémy schopné práce blízko absolutní nuly (tj. při stejné teplotě pracují nejen vlastní qubity, ale i ovládací čipy). Několikrát byla opět zmiňována kvantová nadřazenost (supremacy), rozšiřoval se i přístup ke kvantovým počítačům nebo jejich simulátorům prostřednictvím cloudových služeb.
Jenže se neobjevily žádné nové efektivní kvantové algoritmy vztahující se k IT a bez nového softwaru se kvantové počítače univerzální výpočetní platformou nestanou. Stále více se tak používají (a to je reálné i do blízké budoucnosti) pro specializované úlohy v oblasti fyziky nebo chemie, na konci roku na kvantovém procesu Googlu např. vědci simulovali časový krystal. Přímo k počítání se zatím kvantové počítače ve větší míře uplatňují jen pro určité optimalizace (kvantové žíhání) – a v tom se za poslední rok asi nic moc nezměnilo.
Nejzajímavější výsledky z hlediska technologií přinesl podle mého názoru loňský vědecký výzkum v oblastech, jako jsou 2D a topologické materiály, magnetismus a supravodivost. Stále častěji se zmiňují exotické kvazičástice, vedle magnonů a skyrmionů jsou to např. anyony, spinony nebo těžké fermiony. Mnoho výzkumů začíná od kvantového Hallova jevu. Magnony a skryrmiony se jako základ budoucí elektroniky jeví celkem reálné, protože je již umíme stále lépe ovládat a pracuje se na zvýšení jejich životnosti/stability; půjde o svět, kde ukládání a zpracování dat bude vyžadovat méně energie, naopak hustota dat/výpočtů dále poroste. Výzkumníci připravili 2D magnet pracující při pokojové teplotě stejně jako objevili nový typ magnetismu, který nevzniká obvyklým způsobem (tedy pomocí spinů elektronů), ale pohybem nabitých částic ve dvojvrstvě grafenu. Vedle různě pootočených dvojvrstev se zkoumají i trojvrstvy, navíc často složené z různých látek (2D materiály neznamenají zdaleka jen grafen), nebo naopak materiály 1D („dráty“). Nadějný je v této souvislosti také výzkum v oblasti antiferomagnetů nebo feroelektrických materiálů (objevilo se např., že 2 vrstvy nitridu boru položené rovnoběžně vedle sebe vyvolají feroelektrický jev).
Důraz na nízkoenergetickou elektroniku vedl k objevu celé řady kuriózních materiálů a jevů. Různě pootočené vrstvy nebo nanotyčinky mají i speciální tepelné vlastnosti, mohou např. přednostně vést teplo pouze v určitých směrech nebo jen po povrchu či obvodu (tedy topologické materiály nejen z hlediska elektrického proudu, ale i co se týče vedení tepla).
K významnému pokroku dochází také v oblasti supravodivosti, kdy sice mnohým jevům nerozumíme (tzv. exotická supravodivost, nově zkoumaná ve trojvrstvě grafenu), ale nadějných látek a konceptů přibývá a současná simulační prostředí již často umožňují návrh materiálů tak, že vlastní laboratorní testování se provází až u předem vybraných kandidátů. Hlavní metou už není samotná vysokoteplotní supravodivost, ale spíše odladění technologie tak, aby nevyžadovala jiné extrémní podmínky (tlak, další pole…). Známe topologické supravodiče i izolanty, ladíme vlastnosti hydridů ceru, lanthanu, síry i uranu, eventuálně jejich kombinací.
Opět se objevilo velké množství návrhů nových bakterií. Důvodem ke skepsi je zde ovšem to, že podobné nápady zde byly rok co rok, ale do praxe se zatím nepodařilo převést skoro nic. Vylepšením stávajících Li-Ion baterií se chtějí stát např. nově navržené baterie kombinující křemíkovou anodu a pevný elektrolyt, dále sodíkové baterie s tzv. janusovským grafenem (janusovské nanočástice jsou speciálně strukturované, s různými vlastnostmi na různých stranách) nebo dokonce sodíkové baterie bez anody (tedy v uvozovkách, namísto anody by se nacházela pouze tenká měděná fólie).