100 let se fyzici mýlili: 2 čeští fyzici našli třetí typ magnetu. Objev může 10krát zrychlit počítače i umělou inteligenci

Evropská fyzikální společnost právě ocenila objev, který přepisuje učebnice magnetismu. V jeho jádru stojí dva čeští vědci.

Zdroj fotografie: Unsplash

Dne 24. července 2026 oznámila Evropská fyzikální společnost (EPS), že prestižní Europhysics Prize za rok 2026 putuje trojici fyziků, Liboru Šmejkalovi, Tomáši Jungwirthovi a Jairu Sinovou, za objev třetí základní třídy magnetismu, takzvaného altermagnetismu. Cenu převezmou 22. září na konferenci CMD32 v Grazu. Nejde o vylepšení stávajících magnetů ani o laboratorní kuriozitu. Jde o to, že fyzika víc než sto let pracovala s neúplnou mapou. Feromagnety a antiferomagnety byly dvě základní škatulky, do nichž se řadily všechny kolineární magnety. Teď je jasné, že existuje třetí škatulka, a řada materiálů, které v ní sedí, byla po celou dobu na očích. Jen je nikdo neuměl správně přečíst.

Století se dvěma škatulkami

Základní dělení magnetů se učí na každé univerzitě. Feromagnety (železo, kobalt, nikl) mají magnetické momenty atomů seřazené souhlasně. Výsledkem je silné magnetické pole, které přitáhne klíče k lednici. Antiferomagnety mají momenty opačné, vzájemně se vyruší a navenek se chovají, jako by magnetické nebyly. Toto rozdělení zavedl Louis Néel v polovině 20. století a od té doby se považovalo za kompletní.

Problém byl v tom, na co se fyzici dívali. Klasifikace stála na makroskopické magnetizaci, na tom, jestli materiál jako celek vytváří magnetické pole, nebo ne. Jenže pod povrchem se děly věci, které tato optika nezachytila. Řada materiálů vedených jako „obyčejné antiferomagnety“ vykazovala v elektronové struktuře zvláštnosti, které do žádné ze dvou kategorií nezapadaly. Chyběl ale teoretický rámec, který by řekl: tohle není anomálie, tohle je nová třída.

Co je altermagnet a proč tak dlouho unikal

Právě ten rámec vybudovali Šmejkal, Jungwirth a Sinova. Šmejkal, teoretický fyzik z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, rozvíjel klíčovou práci od roku 2016 na univerzitě v Mohuči pod vedením Sinovy. Jungwirth, vedoucí oddělení spintroniky a nanoelektroniky téhož ústavu a profesor na University of Nottingham, přinesl experimentální a koncepční zázemí.

Jejich objev se dá shrnout takto: altermagnet má magnetické momenty atomů kompenzované stejně jako antiferomagnet, celková magnetizace je nulová. Ale elektronová pásová struktura je spinově rozštěpená způsobem, který se dosud spojoval výhradně s feromagnety. Prakticky řečeno: materiál navenek nevytváří žádné rušivé magnetické pole, ale elektrony v něm se chovají, jako by v silném magnetickém poli byly. Nulový magnetický přeslech antiferomagnetu plus čitelné elektrické signály feromagnetu. V jednom materiálu.

Proč to unikalo? Protože rozhodující signatura se neprojevuje jako celkový magnetický moment, ale ve spinové symetrii elektronů. Teprve nová klasifikace založená na symetriích spinových grup a moderní spektroskopické metody dokázaly tyto materiály odlišit. Jak to shrnul editorial v npj Spintronics: altermagnety byly „skryté na očích“.

Od teorie k důkazu: únor a prosinec 2024

Teorie je jedna věc. Experimentální potvrzení druhá. V únoru 2024 vyšel v Nature článek, který přímo prokázal spinové rozštěpení v krystalu telluridu manganu (MnTe), přesně tak, jak teorie předpovídala. Na práci se podílely týmy z Česka, Švýcarska, Rakouska, Německa a Británie, koordinaci měl český tým z Fyzikálního ústavu AV ČR.

V prosinci 2024 přišel další milník: první mikroskopické snímky altermagnetického uspořádání. Vidět znamená věřit, a fyzikální komunita viděla. EPS v červenci 2026 už hovoří o více než tisícovce navazujících studií a o jednom z nejrychleji rostoucích témat ve fyzice kondenzovaných látek. Tisková zpráva univerzity v Mohuči mluví o stovkách publikací za pouhé dva roky od prvního přímého důkazu.

Rychlejší počítače? Ano, ale přesněji

V otevřených vědeckých zdrojích se nepodařilo dohledat autoritativní tvrzení, že by celý počítač nebo celý systém umělé inteligence běžel desetkrát rychleji. Co doložené je:

• Altermagnety pracují přirozeně v terahertzové oblasti, tedy na frekvencích řádově vyšších, než jaké zvládají dnešní feromagnetické spintronické prvky.
• Generují silně spinově polarizované proudy bez celkové magnetizace, což umožňuje miniaturizaci bez magnetického přeslechu mezi sousedními prvky.
• Přehledový článek v Nature Physics z roku 2026 explicitně mluví o „cestě k ultrarychlým a ultraúsporným počítačovým pamětem“ a o „potenciálu pro vysoce výkonné výpočetní systémy a hardware pro umělou inteligenci“.

Podle nás je nejpoctivější to říct takto: jednotlivé spintronické komponenty (paměti, oscilátory, akcelerátorové prvky) mají potenciál být řádově rychlejší a úspornější než jejich feromagnetické protějšky. Jestli se to přetaví v desetinásobek výkonu celého systému, závisí na desítkách dalších faktorů, od integrace do výrobních procesů po spolehlivost přepínání a čtení. Horizont pro běžnou spotřební elektroniku je spíše pět až deset a více let.

Česká stopa, která není okrajová

Bylo by snadné odbýt český podíl jako „spolupráci, kde jsme byli jedni z mnoha“. Čísla říkají něco jiného. Jungwirth v roce 2023 získal druhý ERC Advanced Grant, 2,5 milionu eur přímo na výzkum altermagnetismu. Šmejkal drží ERC Starting Grant. Fyzikální ústav AV ČR čerpá z projektu OP JAK v objemu 500 milionů korun. K tomu granty GA ČR, podpora ministerstva a centrum Dioscuri Heleny Reichlové.

Europhysics Prize, kterou trojice převezme v září, patří mezi nejprestižnější evropská ocenění ve fyzice kondenzovaných látek. Její laureáti se v minulosti opakovaně objevili i mezi pozdějšími nositeli Nobelovy ceny. Říkat, že altermagnetismus je kandidátem na Stockholm, by dnes bylo předčasné. Říkat, že tam směřuje, není nerealistické.

Sto let stará mapa magnetismu má nový kontinent. Objevili ho dva Češi a jejich německo-americký kolega, a svět fyziky se podle toho už překresluje.