. Nedávno JAROSLAV FABIAN dostal cenu ministra zahraničných vecí Vyslanec dobrej vôle.
Albert Einstein kedysi povedal, že náplň každej vedeckej činnosti možno opísať veľmi krátko a názorne. Dokážete to aj vy v prípade spintroniky?
„O Einsteinovi koluje historka, že sa pokúsil vysvetliť teóriu relativity susedom na Long Islande bez vzorcov, no po prvých vetách začal aj tak písať vzorce; myslím preto, že sám by mal problém svoju tézu zrealizovať. Skúsim to azda povedať takto: súčasná elektronika má ohraničené možnosti, spintronika ich výrazne rozšíri. Navyše urýchli spracovanie dát pri nižšej spotrebe energie, lebo využije magnetizmus, ktorý existuje vďaka elektrónovým spinom. Elektróny ako nabité častice v istom zmysle rotujú, čím vytvárajú magnetický moment. Ak všetky elektróny rotujú rovnakým smerom, ich moment sa sčíta a dostaneme magnet. V spintronike hľadáme spôsoby, ako ovplyvniť elektrické vlastnosti magnetickými a naopak, ako ovplyvniť magnetické vlastnosti elektrickými. Je to celkom prirodzené, keďže elektróny sú nosičmi oboch vlastností. V podstate chceme čo najviac ovládať elektrické prúdy magnetickým poľom a obohatiť elektroniku o nové funkcie.“
Elektrón si veľmi nepresne predstavujeme ako rotujúcu guľôčku obiehajúcu okolo atómového jadra. Ako si možno predstaviť spin?
„Spin je čisto kvantová vlastnosť a navyše aj relativistická, preto si ho naším klasickým rozumom predstaviť nedokážeme. Práve rotácia elektrónu ako guľôčky sa často používa ako ilustrácia elektrónového spinu. Čiže spin je niečo ako rýchlosť a smer rotácie. Rýchlosť je nemenná, no smer sa môže meniť, napríklad práve magnetickým poľom.“
Problémy, ktoré máme s chápaním dejov v kvantovom svete, sú pochopiteľné: je úplne odlišný od toho, čo poznáme z každodenného života. Na mieste je preto otázka, kedy a ako vás napadlo, že by ste sa mohli do tohto zvláštneho sveta vydať?
„Kvantová fyzika je úžasné intelektuálne dielo, ktoré je výzvou pre našu predstavivosť. Heisenbergov princíp neurčitosti napríklad hovorí, že nemôžeme presne merať rýchlosť a polohu elektrónu súčasne alebo aj elektrónový spin v rôznych smeroch. Snaha pochopiť podobné veci na gymnáziu, keď si mladý človek ešte predstavivosť iba formuje, ma priviedla k prihláške na matematicko-fyzikálnu fakultu. Teraz viem, že kvantový svet sa pochopiť ani nedá, no dá sa presne matematicky opísať. Schopnosť fyziky opísať prírodné javy matematickým jazykom ma fascinuje dodnes.“
Nedeprimuje vás, že kvantová fyzika opisuje niečo, čo sa vlastne nedá pochopiť?
„Ani nie. Treba sa zmieriť s tým, že pochopiť možno môžem len matematický opis kvantových javov, nie javy samotné. Doteraz sa vedú debaty, či realita zodpovedá nášmu opisu, alebo vieme iba formálne opísať odraz akejsi tajomnej kvantovej krajiny v našom klasickom svete. Našťastie sú to skôr filozofické debaty. Na navrhovanie spinových súčiastok alebo na štúdium základných vlastností elektrónových spinov v podstate stačia iba dve základné veci: znalosť matematického formalizmu kvantovej fyziky a klasická predstavivosť a kreatívnosť. Ako zdôrazňoval Niels Bohr, výstupy z kvantových javov sa nakoniec aj tak musia zaznamenať klasicky. Zmenu elektrónového spinu zaznamená voltmeter. Ak viem vyrátať, kde bude smerovať jeho ručička, stačí to.“
Je naozaj zvláštne, že z takého rozmazaného sveta môžu vyplynúť veľmi praktické aplikácie, ako napríklad váš spinový tranzistor. Ten by mohol v budúcnosti nahradiť bežné tranzistory, čím by nepochybne spôsobil prevrat vo výpočtovej technike. Čo k tomu zatiaľ chýba?
„Tranzistory v našich počítačoch sa dajú opísať klasickou fyzikou. Neustále sa však zmenšujú a čoskoro bude nevyhnutné použiť na ich opis kvantovú fyziku. Spinové tranzistory sú kvantové už tým, že v nich hlavnú úlohu hrá elektrónový spin. Informácia (bit) sa zapíše do (smeru) spinu a spracuje sa s použitím magnetického alebo elektrického poľa, čo môže byť veľmi rýchle. Keďže smer spinu v magnete sa uchová permanentne, nemusíme napájať spinový tranzistor zo siete. Ušetríme energiu. V súčasnosti existuje niekoľko schém spinových tranzistorov, môj je jedným z nich. Ktorý sa uplatní v praxi, to už závisí skôr od toho, ako dokáže spolupracovať s existujúcimi technológiami a aká jednoduchá a lacná bude jeho výroba. Čo sa týka spinových tranzistorov všeobecne, stále sme v štádiu výskumu a vývoja. Ešte nie sú podrobne preskúmané všetky základné fyzikálne javy a materiálové vlastnosti, ktoré umožnia fungovanie spinových tranzistorov.“
Predpokladáte, že s takto vylepšenými počítačmi už budú robiť aj dnešní päťdesiatnici?
„Verím, že áno. No rád by som pripomenul, že spintronika už jednu revolúciu v počítačovom priemysle spôsobila. Magnetické nanoštruktúry sa v súčasnosti využívajú na čítanie dát v pevných diskoch. Fyzikálny objav gigantickej magnetorezistencie, ktorý je jedným zo základných spintronických javov, v roku 2007 odmenili Nobelovou cenou. Druhá revolúcia môže nastať v spôsobe a rýchlosti spracovania dát. Spinové tranzistory budú slúžiť práve na to. Zaujímavé možnosti ponúka spintronika aj pri vývoji kvantových počítačov.“
Keď ste skončili vysokú školu, získali ste prestížne Fulbrightovo štipendium a spolu s ním aj skúsenosti z USA. Teraz ste profesorom nemeckej univerzity. Líši sa spôsob, akým sa robí veda v Európe a za morom?
„Mám skúsenosti z Európy aj z Ameriky, spolupracovníkov mám aj v Číne. Každá krajina má svoje kultúrno-spoločenské špecifiká, čo sa prejavuje aj v prístupe k vede. V Spojených štátoch sú vedci súťaživejší a vyšší dôraz sa kladie na individuálnu prácu. V Nemecku sa prirodzene, ale aj s podporou verejného financovania spájajú výskumné skupiny, či už na univerzitách, alebo na národnej úrovni. Dôraz však spočíva na spolupráci. Veda v Číne prudko napreduje, formuje si svoje špecifiká, no súčasne preberá zabehané postupy vyspelých krajín. Vďaka globalizácii sa kultúrne rozdiely v prístupoch k vede stierajú. Vedecké výsledky sú, samozrejme, univerzálne, a málo závisia od cesty, akou sa dosiahli.“
Keby ste zostali na Slovensku, mohli by ste pred vyše šiestimi rokmi napísať článok, ktorý je dnes niečím ako bibliou spintroniky? Nechýbalo by vám niečo?
„Na to sa mi odpovedá ťažko. Mimo Slovenska som strávil takmer dve desaťročia. Na matematicko-fyzikálnej fakulte som dostal vynikajúce základné vzdelanie, no moja vedecká kariéra sa formovala v zahraničí. Z mojich vtedajších spolužiakov ostala vedecky pracovať len hŕstka. Žiaľ, v čase, keď som zo Slovenska odchádzal, vedecká kariéra tam už nebola spoločensky atraktívna. K spintronike by som sa určite nedostal. Špekuloval by som, keby som povedal, že by som ostal pri vede.“
Myslíte, že teraz je situácia na Slovensku lepšia a že možnosť robiť vedu, presnejšie základný výskum, tu priťahuje viac mladých nadaných ľudí?
„Celkovo si myslím, že veda na Slovensku výrazne pokročila. Pôsobia tu vedecké tímy zložené z vynikajúcich osobností, či už v akadémii vied, alebo na tradičných univerzitách, ktoré robia výskum na svetovej úrovni. No je ich stále málo. Systém podpory vedy musí oveľa silnejšie motivovať vytváranie a rozvoj špičkových skupín. Slovensko už je v európskom prostredí, čo umožňuje aj slovenským vedcom zapájať sa do nadnárodných výskumných konzorcií a získavať nemalé peniaze. Situáciu tu poznám len sprostredkovane, takže nemôžem kvalifikovane posúdiť, do akej miery sa tieto možnosti využívajú a ako konkrétne fungujú národné vedecké programy. Rovnako nepoznám štatistiky, koľko mladých ľudí robí vedu na Slovensku, no nízka motivácia mladých študovať prírodné vedy a matematiku je celosvetový problém. Riešime ho v Nemecku, rieši sa aj v USA.“
Čo by ste na záver odkázali mladým ľuďom, ktorí by sa radi venovali vede, no váhajú, či ich v našich skromných podmienkach uživí?
„Nemajú sa čoho báť. Úžasný technologický rozvoj, ktorý momentálne prežívame, bude čoraz rýchlejšie zvyšovať nároky na spoločenskú podporu a uznanie vedy a základného výskumu zvlášť. Čím skôr si to spoločnosť uvedomí, tým rýchlejšie bude z tohto rozvoja ťažiť. Veda síce nie je ekonomicky najatraktívnejšou kariérnou cestou, no poskytuje čosi jedinečné a to radosť z poznávania a objavovania.“
Ako vláda plní sľub vyčleniť viac peňazí pre vedu a výskum
Čo sľúbili: Cieľom vlády je, aby v spolupráci vysokých škôl, Slovenskej akadémie vied, výskumných a vývojových centier, vedeckých a technologických parkov, podnikateľských inkubátorov a technologicky orientovaných firiem a úspešného čerpania prostriedkov z fondov EÚ sa postupne dosiahla úroveň financovania vedy a techniky vo výške 0,8 % HDP.
Zdroj: Programové vyhlásenie vlády, august 2006
Čo si o tom myslia odborníci? Prípadné splnenie sľubu hodnotia pozitívne. Podpora vedy a vzdelania je podľa nich základným predpokladom pre správne fungovanie spoločnosti. Samotné navýšenie peňazí však nestačí, potrebné je vytvorenie transparentného, motivačného mechanizmu a adresná podpora kvalitného výskumu a vedy s merateľným prínosom pre spoločnosť.
Aká je realita? Sľub je prevažne nesplnený. Verejné výdavky na vedu a techniku boli v pomere k HDP v rokoch 2007 a 2008 nižšie ako v roku 2006, keď dosiahli 0,47%. Až v rokoch 2009 a 2010 dochádza aj vďaka eurofondom k výraznejšiemu rastu, dosiahnutá úroveň 0,68% HDP však stále zaostáva za sľubovaným 0,8%-ným podielom.
Zdroj: INEKO
Viac informácií o plnení tohto sľubu a o plnení ostatných sľubov vlády 2006 - 2010.
