W tym akurat przypadku algorytm nie zastąpił całkowicie fizyków, nie zamienił laboratorium w automat do przełomów i nie znalazł jeszcze nadprzewodnika działającego na biurku w temperaturze pokojowej. Wskazał jednak drogę, która może sprawić, że poszukiwanie materiałów przyszłości przestanie przypominać jedną wielką loterię.
Dlaczego dwa nowe nadprzewodniki są tu ważne?
Nowo odkryte materiały to YRu₃B₂ i LuRu₃B₂, czyli związki itru, lutetu, rutenu i boru. Według pracy naukowej są to nadprzewodniki objętościowe, a więc rzeczywisty stan całego materiału. Ich temperatury krytyczne nie są jednak przełomowe w potocznym sensie. YRu₃B₂ przechodzi bowiem w stan nadprzewodzący przy około 0,81 K, czyli mniej więcej -272,34 stopnia Celsjusza, a LuRu₃B₂ przy około 0,95 K, czyli około -272,20 stopnia Celsjusza. Do temperatury pokojowej pozostaje więc przepaść, więc tutaj akurat rewolucji nie ma, ale pamiętajmy, że trwają rozważania odnośnie tego, czy nadprzewodniki w temperaturze pokojowej mogą w ogóle istnieć. Fizyka nie zamyka drzwi, ale laboratorium nadal nie ma gotowego klucza.
Czytaj też: Naukowcy złożyli druk 3D jak kartkę papieru. Produkcja nagle przyśpieszyła o 95 procent
Prawdziwy przełom tkwi w tym, że oto właśnie naukowcy dostali nowy sposób zawężania pola poszukiwań. Tym bowiem razem proces wyglądał tak, że uczenie maszynowe wytypowało obiecujące kandydatury, później zostały one sprawdzone bardziej klasycznymi obliczeniami z pierwszych zasad, następnie zespół z Rice University zsyntetyzował realne próbki, a finalnie eksperymenty potwierdziły nadprzewodnictwo. Właśnie ten ciąg jest tu najważniejszy. Algorytm nie ogłosił bowiem prawdy objawionej, ale odsiał chaos.
Kagome, czyli koszykarska geometria w świecie elektronów
Oba materiały mają związek z siecią kagome, nazwaną od tradycyjnego japońskiego wzoru wyplatania koszyków. W praktyce chodzi o szczególny układ geometryczny, który potrafi wymuszać na elektronach bardzo ciekawe zachowania. W pracy naukowej mowa o strukturze typu CeCo₃B₂, w której atomy rutenu tworzą płaskie sieci kagome, a więc pewnego rodzaju układ, w którym elektrony budują płaskie pasma w takiej właśnie geometrii.
Czytaj też: Czy to koniec budownictwa jakie znamy? Naukowcy udowodnili brutalną prawdę
Dlaczego to ma znaczenie? W dużym uproszczeniu dlatego, że sposób rozmieszczenia atomów wpływa na to, jak elektrony mogą poruszać się w krysztale, jak oddziałują z drganiami sieci i czy pojawią się warunki sprzyjające nadprzewodnictwu. Przy nadprzewodnikach nie wystarczy więc zapytać “z jakich pierwiastków składa się materiał?”. Trzeba jeszcze zrozumieć, jak te pierwiastki układają się w przestrzeni i jaką “scenę” budują dla elektronów.
Podobny motyw wracał zresztą przy najdziwniejszym nadprzewodniku współczesnej fizyki, gdzie sama egzotyka materiału była jednocześnie obietnicą i problemem. Fizyka materii skondensowanej często wygląda dziś właśnie tak, że im ciekawszy jest materiał, tym więcej pytań zostaje po pierwszym zachwycie.
Stawka jest większa niż szybszy komputer kwantowy
Nadprzewodniki są tak kuszące, bo pozwalają przewodzić prąd bez oporu. Dziś używamy ich między innymi w rezonansie magnetycznym, badaniach neuroobrazowych, komputerach kwantowych, reaktorach fuzyjnych i pociągach maglev. Tak wygląda “przyszłość”, która już istnieje, tylko jest ona zamknięta w kosztownych, specjalistycznych systemach chłodzenia.
Gdyby więc kiedykolwiek powstał nadprzewodnik działający w temperaturze pokojowej i do tego możliwy do skalowania, to z marszu zmieniłoby rachunek dla energetyki, elektroniki i centrów danych. Mniej strat przy przesyle prądu. Mniej ciepła w układach. Inna konstrukcja komputerów. Inna konstrukcja magnesów i być może również nawet zupełnie nowe typy infrastruktury. Taki wątek jest szczególnie ciekawy w czasach, w których sztuczna inteligencja jednocześnie pomaga szukać energooszczędnych technologii i sama nakręca popyt na energię.
Wydaje mi się, że właśnie tutaj kryje się najciekawszy paradoks. Sztuczna inteligencja jest częścią problemu energetycznego, bo wymaga gigantycznej infrastruktury obliczeniowej. Jednocześnie może stać się narzędziem do szukania materiałów, które ten problem w przyszłości ograniczą.
Czytaj też: Nie sądziłem, że błoto i glony mogą razem zawstydzić część współczesnego betonu
Czy więc naukowcy mają się cieszyć, czy może po prostu bać? Moim zdaniem bardziej cieszyć, bo bać powinni się nie tego, że AI “zabierze im odkrycia”, tylko tego, że źle użyta zacznie produkować fałszywe pewności szybciej, niż laboratoria będą w stanie je obalać. Materiałoznawstwo jest bowiem zbyt twardą dziedziną, żeby skomplikował ją jeszcze dodatkowo chaos przez dodatek źle używanej sztucznej inteligencji.
Źródła: Aalto University
