Obecně bych se tedy za vědu v Česku postavil. Vědci v Česku poskytují expertízu komukoliv, kdo o ni projeví zájem, navíc zasazenou do domácího kontextu. Zrovna hoří Česko-saské Švýcarsko, máme pořád problémy s vyloučenými lokalitami, s výchovou či životosprávou většinového obyvatelstva. Bez státem financovaného rozvoje a správy kvantově-komunikační infrastruktury budou z ní těžit jenom nadnárodní firmy a entity s mocí přesahující naši zem, zatímco se zbytek ocitne v područí a s obnaženou digitální identitou. Stejně je to s AI a jinými prudce se vyvíjejícími technologiemi.

Nicméně je mi proti srsti dělat z české akademické obce otloukánka. Původní snaha oprostit vědu od státních zásahů, od režimu nesvobody, nakonec univerzity dovedla k pozdnímu středověku, kdy je moc rozparcelována mezi různé úrovně řízení natolik, že je těžké cokoliv měnit. Během dlouhých let tento systém budovala, vliv měla skrz své kandidáty do státních úřadů. Profesory jsme měli ve vedeních ministerstev, vlád i v čele státu – byli to vždy nejideologičtější aktéři, kteří se chovali v rozporu s vědeckou metodou: zaslepeni vírou ve správnost svého názoru nebyli schopni pružně vstřebávat odborné rady a přizpůsobovat svou činnost. Často se ani k té činnosti nedostali a jenom řečnili.

Profesoři, proč?

Vůči profesorskému stavu jsem zahořkl během pandemie, kdy si mnozí nárokovali veřejný prostor v diskuzích mimo svůj obor. Vzpomínám si např. na jednoho profesora-kardiologa, který se pravidelně objevoval v diskuzích o pandemii. Nebo aféra s poslancem-profesorem-bývalým děkanem, vyloženým bludařem, kdy se jeho vlivu VŠE těžko zbavovala a škody se napravují dodnes.

Postavení profesorů působí úplně anachronicky. Mají neúměrně velkou důležitost při zavádění nových studijních oborů. V technických vědách, které se závratně mění každý rok, není důvod záviset na jedincích s definitivou, kteří nejsou motivováni cokoliv měnit. Často jsou v životním stadiu úplně jinde, jsou třeba v důchodu, ale obsah výuky deformují jako nějaké černé díry – jenom tím, že „jsou“.

Management vědy i společnosti jimi dirigovaný nás tedy dovedl ke vládě, která je stejnou mírou ideologická, rovněž se neřídí odbornými radami, a zároveň je protiintelektuální. Akademická obec brojí proti ní nyní silně, ale byla neviditelná během předchozích vlád, které vědu a výzkum prohlašovali za „jednu z priorit“. Už samo to spojení „jedna z priorit“ je takový nesmysl – priorita je jenom jedna a kéž bychom měli vlády, které by alespoň tu jednu dotáhly do konce.

Nyní se tedy nacházíme v situaci, kdy výuka na univerzitách se nestíhá přizpůsobovat vyvíjejícím se technologiím, protože systém samosprávy i schvalování obsahu učiva, je betonářský – ukotvuje a zbytňuje zakotvené.

Je nutné, aby si všichni autoři výzev uvědomili, že s kritikou by měli začít u sebe. Dlouhodobě je česká věda málo výkonná. Samozřejmě, peníze v tom hrají velkou roli. Sám jsem byl tlačen k podání grantové žádosti s nedostatečným finančním krytím, protože bych jinak v již zmíněném hunger game neuspěl. Ale je nutné si připustit, že tam, kde mají vědci možnost rozhodovat, volí vždy konformní cestu a inkrementální zlepšování.

Tahle země není pro mladý, možná už ani pro ten subkontinent

Nejokatěji se to ukazuje v případě podpory mladých vědců. Jak jsem psal v roce 2023, ambiciózním nápadům od mladých vědců se kladou nesmyslné byrokratické překážky. Vysvětluji si to tím, že existuje strach z jejich selhání a proto se je všichni snaží schovat pod nějaká křídla starších profesorů, do materiálně zajištěných laboratoří v rámci úzce definovaných pravidel. Zároveň ale chybí účinný mentoring, během kterého by se oněm mladým radilo, jak svou skupinu vést, jaké termíny nepropásnout, a jak zapustit kořeny ve výukovém aparátu. Lze na to nahlížet z hlediska mocenské nerovnováhy – každý je rád, když mladá aktivní hvězda bude pracovat v jeho prospěch. Mladí se ocitají v područí a to nepřiznaně. Jedinou možností, jak se tomuto vyhnout, je přijít jako docent ze zahraničí, importovat zaběhnutou výzkumnou metodu a získat peníze ze zahraničí. Protože o domácích penězích rozhodují ti, kteří mají domácím systémem pokřivenou optiku. Jak můj kolega říká, z hlediska hodnotitelů grantových žádostí je nejlepší ta věda, kterou dělají oni.

Získávání peněz ze zahraničí je ale čím dál tím těžší. Letos European Research Council změnila pravidla financování tak, že o grant pro začínající vědce mohou žádat lidé ještě deset let po obdržení doktorského titulu. Již v době, kdy platila osmiletá podmínka, byli nejúspěšnější ti, kteří si mohli dovolit žádat až ke konci osmiletého období nebo později díky výjimkám, z pozice již pevněji ukotveného vědce. Nyní se tato nerovnováha prohloubí a s mladými absolventy budou soutěžit lidé kariérně na úrovni docentů.

Já jsem o svůj začátečnický grant žádal 6 let po doktorátu. Dostal jsem kvůli nízkému hodnocení návrhu distanc na dva roky a ocitl se mimo možnost žádat znovu. Potom jsem každý rok žádal o české financování a výtky byly často toho rázu, že mi vyčítali nedostatek zkušeností s vedením lidí. Jeden hodnotitel se dokonce jednou osmělil a napsal, že bych měl mít v týmu nějakého, nepřímo řečeno, profesora, aniž specifikoval, co by dělal.

A jsem zase tam, kde jsem před chvílí byl. Účinný, institucionálně zakotvený mentoring, je nahrazován prací v poddanství. Ani tehdy se ale mladým nedostává dostatečné podpory pro růst jejich kariéry. Nenaučí se, jak psát grantové žádosti na mezinárodní úrovni, protože seniorní pracovníci, pevně zarostlí do českého prostředí, s tím nemají zkušenosti. Zároveň si české univerzity nemohou dovolit zaměstnávat konzultanty, kteří by jednotlivcům pomáhali s psaním žádostí.

Není tedy divu, že se podle posledního průzkumu Czexpats vyjádřilo pro návrat ze zahraničí do Česka jenom deset procent vědců. Habitat je opanovaný pevně zakořeněnými akademiky, administrativní podpora je neúčinná nebo nulová. Navíc financování od státu klesá.

Správná politická angažovanost

Je vůbec možné ufinancovat vše ke spokojenosti všech? Není lepší překopat systém hodnocení a podpory výzkumu? Stejně jako Singapur není země zaslíbená výzkumům fúzních reaktorů, nemělo by Česko otevřeně, férově přiznat, že nějaké vědecké obory nebude intenzivně podporovat? Což takhle, kdyby si ty prioritní výzkumné směry vytyčila akademická obec sama? Mohla by se přímo podílet na stanovení rozvojových priorit státu. Proč bychom měli o tom nechat rozhodovat politiky, kteří často ani nevědí, která bije? Pojďme si to shrnout. Navrhuji následující.

• Zrušit docentury a profesury.

• Usnadnit zakládání nových učebních programů, samosprávou zdola.

• Dělat to budou mít hlavně chuť mladí vědci. Zaveďme institucionálně zakotvený mentoring pro jejich kariéru.

• Rozšiřme finanční podporu pro jejich podporu, na úkor programů pro služebně starší. Služebně starší by měli mít uznanou poradní roli.

• Uberme peníze neproduktivním starším vědcům a použijme je na administrativní podporu pro získávání grantů a již zmíněný mentoring.

• Vytvořme na univerzitách stínové kabinety zrcadlící vládu.

Nesouhlasíte? Dobře. Proč?

V roce 2020, kdy jsem končil svoji stáž v Oxfordu, jsem podával žádost o podporu z programu Junior Star. Při psaní žádosti mě frustrovalo, že nemůžu poskládat rozpočet tak, abych efektivně využil štědrou 25milionovou dotaci. Pro rozjezd laserové laboratoře na zelené louce (laboratoř se teprve stavěla) jsem totiž potřeboval alokovat více než povolených x procent z celku. To pravidlo mi nešlo strávit, protože to neodpovídalo logice pomoci mladým vědcům: mělo by být na nich, jak s prostředky naloží, protože oni nesou hlavní riziko neúspěchu.

Takže jsem sehnal sedm dalších akademiků, kteří se mnou souhlasili, a poslal následující dopis veleváženému předsednictvu GAČR.

Dopis GAČR

„Vážené předsednictvo Grantové agentury České republiky,

  zakládání každé nové nezávislé výzkumné skupiny je tak jedinečná událost, že je klíčové, aby začínající vědečtí pracovníci mohli pracovat s maximálně flexibilní strukturou rozpočtu. Proto my, níže podepsaní, navrhujeme:   zrušení procentuálního omezení výše investičních prostředků v podmínkách soutěže programu Junior Star (dále jen JS), definovaného v odstavci (5) článku 3.3.2 zadávací dokumentace (dále jen ZD) programu z roku 2020, a to pro veškeré následující ročníky.   Tato podmínka (stanovující, že investiční náklady nesmí přesáhnout 20% těch neinvestičních po odečtu režijních nákladů) se neslučuje se záměry programu formulovanými v úvodu části 2 ZD. Konkrétně je v rozporu s proklamací:

  „Cílem této skupiny grantových projektů je podpořit excelentní základní výzkum a zároveň poskytnout příležitost začínajícím vědeckým pracovníkům vybudovat si nezávislou skupinu s několika spolupracovníky a moderním vybavením, které oživí současnou strukturu základního výzkumu v ČR. Vědecké osobnosti s originálním myšlením se tak umožní realizace vlastních vědeckých cílů v poměrně raném stadiu vědecké kariéry.”

Podle odstavce (5), článku 3.1 i úvodu části 2 ZD je vhodným uchazečem mladý vědec se zkušenostmi ze zahraničí, který buduje vlastní nezávislou skupinu. Vlastní skupina v řadě oborů znamená i vlastní experimentální vybavení. Současná úprava nezohledňuje, že každý osamostatňující se vědec je v jiné situaci, která je daná oborem, institucí, vědeckým problémem, který zkoumá a dalšími faktory. Procentuální hranice pro nákup vědeckých zařízení nepochybně omezí část uchazečů, protože někteří mohou potřebovat investice překračující 100% součtu ostatních nákladů. Přitom není důvod je v tom administrativně omezovat, neboť je v jejich největším zájmu vytvořit optimální rozpočet a oni a oponenti jejich projektů jsou nejpovolanější posoudit, jak má vypadat.

Lze namítnout, že investice do vybavení mají činit hostitelské instituce. Ovšem z vlastního rozpočtu může zakládání nových laboratoří financovat jen menšina institucí. Z tohoto důvodu to je také v rozporu s vládní podporou regionálního výzkumu. Ale hlavně je takový názor v rozporu s duchem JS, míní-li GAČR hvězdou v názvu programu hvězdu vycházející a nikoliv stálici již pevně usazenou v českých akademických strukturách. Navíc by se spoléháním na hostitelské instituce GAČR vzdávala plnění vlastních priorit.   Nesouhlasíme s argumentem, že procentuální hranice investic chrání mladé vědce před tlakem starších a nadřízených, aby pro ně nakupovali zařízení. Mladí vědci, kteří ukázali, že jsou samostatní a schopní uspět v zahraničí, by si stěží nechali mlčky takový nátlak líbit. Lidé, kteří takové věci říkají, také podceňují hodnotitele GAČRu, kteří jsou nepochybně schopní z návrhu projektu usoudit, zda požadované zařízení je nutné, či nikoliv.   Zaslechli jsme mezi jinými kolegy také názor, že investice týkající se samostatně funkčních celků lze s trochou šikovnosti rozdělit na investiční a neinvestiční položky, aby byla naplněna litera předpisu. Jakkoliv je možné, že se to i děje, bylo by to porušování rozpočtových pravidel a pro budoucnost české vědy by bylo zhoubné nutit začínající vědecké pracovníky do tohoto druhu adaptivního chování.   Určitě nelze oponovat našemu návrhu tím, že peníze v rozpočtu nejsou. Náš návrh nevyžaduje navýšení rozpočtu JS. Chceme jen, aby začínajícím vědeckým pracovníkům byla dopřána co největší svoboda rozhodovat, jakou strukturu rozpočtu potřebují pro rozjezd své kariéry.   Věříme, že Předsednictvo náš návrh projedná a svou odpověď obhájí.   S úctou

[podpisy]„

Překvapivá odpověď

Od GAČR jsem čekal samozřejmě výmluvy na legislativu nebo na nedostatek peněz. A také jsem se dočkal:

„Vážený pane kolego,

Vaším podnětem jsme se zabývali na zasedání předsednictva a zde vás chci seznámit s jeho výsledky.   Koncepci soutěže Junior Star jsme připravovali v úzké spolupráci s Vědeckou radou GA ČR  a RVVI. Při diskuzích zaznělo mnohokrát to, že účelem podpory je umožnit mladým výzkumníkům a to jak těm, kteří pracují v ČR tak i těm, co mohou přijít eventuálně ze zahraničí, vytvořit skupinu a podpořit ji tím, že  GA ČR poskytne v rozumné míře  investice na řešení projektu. Vždy byla ale zdůrazňována nezastupitelná role instituce, kde bude navrhovatel působit. Příjemce ostatně vyjadřuje svůj souhlas s tím, že řešiteli umožní řešit projekt v navrhovaném rozsahu. Několikrát jsme byli při těchto jednáních upozorňováni, že investice v našich projektech nemají sloužit k vybudování laboratoře na zelené louce, ale spíše k rozumnému doplnění stávající infrastruktury. Proto také nám doporučili limitovat investice na 20% z celkových nákladů.

Co je ale  to nejvíce důležité.  Omezení 20% na investice je totiž zahrnuto ve vládním návrhu, který byl vloni schválen vládou. Po tu dobu, dokud nebude připraven a schválen nový vládní návrh ( a to lze očekávat po několika letech, až budeme moci udělat analýzu  výsledků stávající soutěže), se tedy musíme tímto návrhem řídit. V žádném případě nemůžeme tedy změnit v nejbližších letech strukturu rozpočtu uváděnou v Zadávací dokumentaci.

Musím přiznat, že mnohem více než omezení investic nás znepokojuje to, jaká bude celková úspěšnost získání projektu Junior star. Pro vaši informaci, letos jsme obdrželi celkem 355 Junior star návrhů, ( z nichž   122 požaduje investiční náklady). K dispozici budeme mít ale (v lepším případě, pokud nedojde k dalšímu krácení našeho rozpočtu) prostředky na financování cca 25 projektů. Z toho ovšem plyne, že musíte počítat s úspěšností získání projektu  menší než je 10%!  Je mi opravdu líto, že pro vás nemám lepší zprávy,

zdraví srdečně  XY“

Co mě ale překvapilo je, že Junior Star podle GAČR nemá za cíl nahrazovat podporu od institucí. To je divné v kontextu ostatních podobných podpor. Těžko bychom takový názor čekali od ERC, protože tu hromadu peněz, co člověk od nich dostane nemá šanci od národních institucí vyškemrat.

Proč to připomínám nyní?

No, protože to zapadá do celkového obrázku GAČR. Totiž, že o podporu mladých nezávislých vědců nestojí.

Podívejte se: V roce 2020 Junior Star neměl nahrazovat institucionární podporu. V roce 2024 nebude připouštět institucionální podporu.

Takže komu se ty peníze hodí? Mladým „závislým“ vědcům, kteří skrytě pracují pro své bývalé školitele. To, že je požadována významná zahraniční zkušenost, na věci nic nemění – to kritérium splní kdokoliv, kdo se zahraničím spolupracoval během studia a potom na pár měsíců vycestoval. Pak se vrátí do lůna své alma mater a začne generovat výsledky pro skupinu svého školitele.

Mladý nezávislý po x letech stáží v zahraničí přicestuje do ČR, kde nemá žádné osobní vazby, s novým sexy výzkumným záměrem. Osvícení jedinci na univerzitě mu udělí podporu, protože GAČR nerada riskuje – nový sexy výzkum má totiž zákonitě dlouhou dobu náběhu. Místo toho, aby bylo umožněno tomuto vědci využít nově nabyté hybnosti, jediná instituce v zemi pro podporu základního výzkumu ho zbrzdí, aby si moc nevyskakoval. V zahraničí je to jiné – na úspěšné jedince se podpory nabalují jako sníh na sněhovou kouli – protože to, že dokázal přesvědčit jedny, značí, že na jeho nápadu něco je. V ČR se ale úspěch neodpouští. Teď to máte oficiálně.

K akademické kultuře

Namítnete, že mladý vědec může žádat o standardní grant. Ale ten není navržen na investice, protože je vždy prakticky vyžadováno spolupodílnictví instituce. Navíc akademická kultura v ČR je taková, že snad neexistuje takový projekt, který by vyžadováním drahé investice nespadl do kategorie „high-risk low-impact“. Takže pokud zakládáte novou laserovou laboratoř jako já, musíte se spokojit s tím, co dostanete od své instituce.

Oficiální statistiky GAČR ukazují, že mladí mají nižší úspěšnost ve standardní soutěži. V situaci, kdy každý běh je závodem o budoucí existenci, má člověk pramalou motivaci jít do takové soutěže, když je předem zhoršená vyhlídka na úspěch. Takže se obávám, že mnoho lidí se raději „přifaří“ k seniorům a podává návrhy s nimi. Tak se to dělá dekády a jsme svědky, kdy docenty se stávají lidé, kteří mají převážnou většinu publikací se svým bývalým školitelem. Těžko to těm docentům vytýkat, těžko po nich chtít, aby šli hlavou proti zdi – osamostatnění stojí čas a vede ke zhoršení publikačního výkonu, jenž je u nás jediným měřítkem hodnocení vědců.

Standardizace žití ve stínu svých školitelů už došla dokonce tak daleko, že mi bylo v posledním návrhu grantového projektu nepokrytě doporučeno, abych do týmu zahrnul seniorního pracovníka. Měl-li bych tu čest se s dotyčným posuzovatelem někdy setkat, zeptal bych se ho, zda mi ten seniorní pracovník má dělat jenom slaměného panáka, nebo mu rovnou mám výzkumný nápad přenechat.

Abychom měli obrázek úplný, můžeme si připomenout památný rozhovor s předsedkyní Akademie věd ČR z 18. 12. 2016 pro server Aktuálně.cz s nadpisem „Mladí chtějí úspěch hned. Vědec ale musí potit sádlo, než přijde nápad, říká nová šéfka Akademie věd“ což ilustruje „dokonalé“ pochopení situace mladých vědců ocitnuvších se v sádlem opatlaném křeččím běhacím kolečku.

Nejistá budoucnost všech

Je v Česku vůbec někdo vlivný, který by postavení mladých chtěl zlepšit? Jelikož žijeme v prostředí, ve kterém by to pro mnohé bylo synonymem pro „podřezávání větve pod sebou“, spíše budeme svědky kroků, které budou závislost mladých vědců na těch starších prohlubovat.

Staří v rozhodujících pozicích by si měli ale uvědomit, že už nežijeme v 90. letech, kdy jedinou alternativou pro doktory věd bylo prodávání deštníků. Znalostní ekonomika roste pomalu i u nás a práce zajímavé pro lidi s titulem Ph.D. se najde dost i v ČR. Navíc máme otevřené hranice, takže opustit rodnou hroudu není vůbec těžké. Nakonec by tak lidi držící otěže mohli zjistit, že na pomyslném voze jsou sami a podvozek jim uhnívá.

Message mladým

Lidi, Primus je fajn, nezatížený takovou úředničinou jako projekty u GAČR, ale po třech letech může přijít konec podpory, a vy se ocitnete v situaci, kdy v české akademické komunitě nemáte ještě dostatečně roztažená chapadla, abyste jimi mohli uzmout podporu od GAČR, podporu od české akademické komunity, od lidí, kteří postavení mladých nemají zájem zlepšovat.

If you are reading this, you may already know that I am a principal investigator founding a new laboratory at Charles University in Prague, Czech Republic. I have received support worth approximately 12 million Czech crowns (around 465 thousand Euro) for carrying out my research for the next three years. That is not bad at all. For 12 million crowns, you can have 300 thousand pints of Czech lager (the best beer in the world, by the way), buy a flat in the Kensington-equivalent of Prague, or – if you wish – pay the salary of two academics for three years and equip an optical laboratory. Unfortunately, Charles University gives the money only for the last option, so here I am sitting at my desk, typing this text that will hopefully attract you to my research by the time you finish reading.

So, what did I get the funding for? For the idea of “making a white dwarf star on Earth”! Does that sound crazy to you? Well, not insane enough to not be supported by the prestigious PRIMUS Research Program of Charles University that “aims to encourage young researchers with international experience to establish new research groups and laboratories’’ (as stated on the official website). “Making a white dwarf on Earth’’ may sound impossible. However, I am not suggesting shooting a rocket to the nearest one (which happens to be just 8.6 light years away, by the way) and dragging it back using a rope or something like that! What I truly desire can be encapsulated in three words: “construct”, “confine”, “capture”. To construct a machine that confines the white-dwarf-like matter and to capture its images.

You will hear more about this program of three Cs once you join my group. Here, I would like to tell you why I want to make the white dwarf star on Earth, namely on the ground floor of the building at V Holešovičkách 2, Praha 8, Czech Republic. To begin with, I should admit that I have not been too precise when talking about making white dwarf stars. What I really mean is to make a kind of simulator that mimics the behaviour of the matter that can be found in cores of white dwarfs. A white dwarf is basically a dying star developing an immense pressure on its core that strips electrons off the atoms. As the heavy nuclei have nowhere to go, they form a crystal-like structure while electrons occupy quantum states common to all the nuclei – they are de-localised. Being a not too friendly sort of fellow, electrons do not like to occupy the same quantum states and complain (a lot) when someone wants to squeeze them into a tiny little space. That prevents the star from collapsing into itself – quantum mechanics, the bro code of little particles, is mighty!

Now if you look back to Earth, you can find something similar in the coolest laboratories that humankind has. I mean, literally, the coolest, for scientists there take ions – detaching electrons from alkaline earth metal atoms – and cool them using lasers to fractions of degrees above absolute zero. If the ions are confined in a device called a “trap”, they form a crystal-like structure – a Coulomb crystal – because they have such a low kinetic energy that will not allow breaking of the electrostatic “springs” that are binding them to the neighbours. The Coulomb crystals made of ions are nowadays used in the sexiest branches of science: they are employed in quantum computing, quantum sensing, quantum simulations, and quantum control.

You may have heard of some of the terms I have just used. People believe that qubits in quantum computers will replace bits in all supercomputers in the world one day. Quantum sensors will be seen employed in mineral prospecting, seismology, little nuclear magnetic resonance (NMR) devices and radars in the next decades. In quantum simulations, one takes an equation from a theory describing the superconductivity or phase transitions in solids, for instance, and maps it to a mathematical description of the motion of ions in the Coulomb crystals, sometimes immersed into an optical cavity filled with standing electro-magnetic waves. Speaking more specifically, in this kind of simulator, electron spins are replaced with qubits, the spin precession in the magnetic field is described by qubit oscillations induced by lasers, and the Coulomb interactions between the ions are said to be analogous to the interactions between bosons. OK, we are getting quite generous with analogies, aren’t we? Honestly, it sounds to me like the famous scene from Monty Python and the Holy Grail where villagers come to the conclusion that a woman they have captured is a witch as she can float like a duck, which is like wood, and one burns wood, and one also burns witches… (If you don’t know what I am talking about, google it – it is worth watching!) But seriously, many intelligent people are working on this because it can give us the knowledge of how high temperature superconductors may work.

Getting generous with analogies… (Monty Python and the Holy Grail)

I have been talking about superconductors and solids but only ions have appeared as physical entities in the story so far. So, where are the electrons? Well, thanks to the analogies mentioned before, none should be required but wouldn’t it be better to have them? Artificial Coulomb crystals are, after all, crystal-like structures that are common to many solids: the electrostatic repulsion between the ions is outweighed by the confinement field instead of chemical (metallic) bonds, so if you add electrons, you have the metal – no “analogies” needed anymore! Unfortunately, adding electrons is easier said than done, because confinement fields in traps are not suited to caging two particles with diametrically different masses and charges: the lightest atomic nucleus is more than 1800 times heavier than an electron, and both have opposite signs of charge. And there is still no end of trouble. The distance between ions in Coulomb crystals is typically more than 10,000 times larger than in metals; one would need to delocalise the electrons over this distance to form the metal-like substance. In order to do that, the electrons would have to be cooled to less than one thousandth of a degree above absolute zero! While reaching this temperature for ions is a relatively common thing nowadays (as mentioned before), electrons are not easily affected by standard laser fields, so different cooling mechanisms must be employed.

But imagine! The solid magnified 10,000 times, the structure of which could be shaped and manipulated by electric fields and lasers! What one could do with that! They could be used to:

• … model the heat conductivity of metals,
• … demonstrate how electrons and vibrations of the crystal cooperate when inducing the superconductivity,
• … show how to turn a normal conductor to a superconductor by exposure to the light,
• … improve the nuclear fusion material for inertial fusion power plants,
• … do cool stuff that no one has ever done before. And you would be able to observe the outcomes of such activities with the naked eye! Provided that you use a microscope objective, ehm…

Coulomb crystal image captured in Brianna Heazlewood’s lab at the University of Oxford during my time there.

Did you notice something? I stopped talking about simulations and started using the word “controlling”. So here we have quantum control, the last item in the list of quantum technologies! Nowadays, one usually means controlling chemical reactions between atoms, molecules and their charged variants on the quantum mechanical level when speaking about this specific research direction. There are a few research groups trying to pull quantum mechanical strings of molecular marionettes and I can tell you it is interesting work – I was a postdoc in one of those groups (at the University of Oxford), so I know what I am saying. But “a few” is more than one and it is not in my nature to follow the crowd. Why should we limit ourselves to the cases of molecules and ions? Why not electrons (and ions)? The limitation is given only by the experimental technique. Come to my group and show that we can break this barrier! I dare you!

Looking forward to hearing from you. Yours faithfully

Michal

In April 2020, my fixed-term contract at the University of Oxford ended. Because of various technical delays – and eventually also due to the coronavirus crisis – I left my project unfinished but was optimistic about prospects of starting a new life back in my home country. I had accepted the job of an optical engineer earlier that year and was looking forward to earning the money, finally! No more humid and cold accommodation, no more minus balances on my account, no more relying on the universal credit. My children would start attending proper schools with four really solid walls and a roof, and my wife and I would have more time for each other while my parents look after the grandchildren.

Unfortunately, the coronavirus crisis caused that I earned a fraction of what I expected on the furlough scheme and found myself being bored most of the time, for no tasks were challenging enough for me. The latter changed a bit when the part-time employment scheme was lifted but not in a scale that would persuade me that the future will be more interesting or brighter in the company. I realised that I would need to build my career for 6 years before being able to initiate my own innovation projects. So, when the University called that my own project (I had been formulating for more than one year before) got a green light, the only reason for staying in the industry appeared to be the money.

Money, money, money. I thought I will be able to be patient with the boredom if I had enough of them, but I was probably not hungry enough. Waiting at my desk for commands from my employer for the rest of my life appears to be scarier for me than being careful about the expenditure. Why would I live on Earth if I had to think only about collecting metal coins and paper bills? I am a proud successor of my family that has lived in Prague at least four generations, some of them leaving a permanent mark behind. I would like my children to see me in the similar way.

Now, I am sitting alone in a warm office, and making plans for my first 6 months as a PI. There are almost too many tasks for one to handle. I need to back up my research proposal with solid computational studies, to have my laboratory built and equipped and to recruit a postdoc and students. It will not be easy, but I can see the overall goal in a distance, which was not the case in the private company. The goals of the company were too short-sighted, and the management did not bother to communicate its intentions at all. We were often left blind and not being sure whether our line of actions is aligned with the intentions of the managers. In academia, I will not have to be worried about being recalled from a mission on the halfway any time soon. The judgment day will come in three years, but it is in my hands to prepare for it.

The skeleton has resurfaced twice recently, both times with an annoying outcome, as if a reminder to let itself be known. My proposals for establishing an independent research group were rejected, and my publication gap was to be blamed every time. It is quite a paradox that those three years equipped me with the very skills that allowed me to get a job at a prestigious university. So should I regret those years or not?

On a personal level, I should not. My two children were born in the greenest part of Germany, close to Switzerland. Family trips to the Alps will be carved into my memory for ever. We lived in a subsidised flat, so – except for the period directly after moving to Germany – we were financially stable, even though I was employed on a part time contract.

However, from a professional point of view, gains from that period are very doubtful. As many postdocs know, having a part time contract does not mean that you work part time. Despite trying hard, I got no publishable experimental data but acquired a broad range of technical skills. Whenever the failures were too much to bear, I escaped to teaching duties that enhanced my knowledge of physics.

Nesting

The whole story begins with my graduation. In October 2013, I became jobless and was doomed to throw away all my technical skills because I could see no employer in the Czech Republic that would benefit from them. Eventually, I started my independent business as a Japanese/Czech interpreter and got a permanent customer soon after. However, translating corporate documents was not giving me the life satisfaction I desired, so I jumped on the first academic job that was offered to me from the University of Freiburg. That happened to be in a physical discipline I had nothing in common with, but it involved the usage of ion traps and plasma sources, which was exactly my specialisation.

When I arrived at the Freiburg lab in January 2014, I could see a jungle of cables and smelled burned dust from a huge diffusion pump. It was very silent – no experiments were running, as the only worker, a very demotivated postdoc, was going to leave the group soon. I got one month’s training on how to run the experiment and was left alone. I started doing experiments following the guidelines, but realised soon that I had no idea what was wrong every time the experimental apparatus, a 6 m long beast, did not want to listen to me.

I started making sense of the apparatus, tracking cable by cable, and eventually found out that it was indeed a complete mess. I made a huge decision to disconnect everything, mapping each connection, so that I could reconnect the devices in an optimal spatial configuration. Thanks to this, I learned quite a lot about the operation of double-reflectron time-of-flight mass spectrometers. After 6 months, everything was clean and tidy and I was much wiser.

Taking back control

People say that there are no negative results in science if all parameters are under control. Well, they were not in my case. I was hired to study phase transitions of the world’s smallest water droplets, so I needed to produce them reliably, with a reproducible size distribution. The production process had been completely incidental before I started digging into it. Based on an online literature survey, I constructed a bubbling water cluster source that would put a controlled amount of helium gas through a water vessel and generate a helium-water mixture. That served as a precursor for the production of droplets in a discharge. The flow was controlled by a mass flow controller I found on eBay, for which I had to have a driving box made. Unfortunately, this set-up was producing clusters too huge to be slowed down by existing ion optics. So I decided to break them down by heat, and winded a heating wire around the tubes. Later it turned out that I needed to set the pressure in the water vessel as well, and so installed a manual needle valve at the outlet from the vessel. This journey took me several months!

The principle of the phase transition measurements was one of the most elegant I had ever seen. I produced charged water droplets, cooled them down to a desired temperature in an ion trap, shot them into a flight tube, hit them with a strong laser light and observed a mass distribution of ice fragments. Recording a mass distribution for a range of initial ice temperatures, I was supposed to find out at which temperature a phase transition occurs.

The scientific charm of these experiments was hidden in the fact that such a sharp temperature value does not exist. It rather seemed that the phase transition occurs in a broad temperature region. Therefore, my boss came up with the idea that the ice particles are amorphous (have no periodic crystal structure). If it were so, it would mean that the structure the ice particles gain strongly depends on how quickly they freeze. Unfortunately, the freezing speed was totally out of control, so I designed a pre-cooling stage that would slow down the cooling process.

I managed to get only few sets of noisy data with my pre-cooler when an old computer operating an old-fashioned digitiser for a CAMAC crate got broken. Unfortunately, the software interface was written in a proprietary computer language, for which I had no interpreter compatible with new operating systems. I spent some time writing a new interface in LabVIEW. During the process, I even discovered a firmware bug in the digitizer!

Then a Deus ex machina came…

Really. I was told by my boss to abandon these fruitless experiments. Instead of that, I was now supposed to study how the negatively charged ice particles relax to their original structure once they are irradiated by a strong laser light. The final structure was to be judged from an energy spectrum of electrons detached from the ice by another (UV) laser. The problem here was that I had only a velocity-map imaging device available for the acquisition of such spectra, which has a much lower resolution than specialised time-of-flight spectrometers. Moreover, I was always getting a strange background noise in the images that reliably spoiled my data. I tried subtracting a periodically measured noise and recorded quite a lot of data. One data acquisition session even involved a cooperation with firefighters because one of the high voltage power sources started smoking so much that a smoke detector called two fire engines.

After several weeks, it was clear that the data were not good enough to be used for any conclusions. So my boss suggested tripling the frequency of our mighty 1J/pulse YAG laser to get a more intense UV light to increase the signal/noise ratio. However, that meant that I had to construct a frequency tripling stage by myself, learning how from a book. After doing so, I tried the experiment again and the background noise was still there! So I decided to clean the spectrometer. When I opened the velocity imaging spectrometer, I saw that one electrical connection was loose inside. That invalidated all my previous data, because I could not reliably state whether the loose connection affected them or not. Back to the beginning!

Battle with aliens

In winter 2016, the YAG laser got broken because algae growing in a cooling circuit over many years caused a short circuit in the laser that broke the electronics. This was clearly my fault because I trusted the former postdoc who told me that the red light on the laser alerting to that danger had been always on and it never affected the laser performance.

In order to identify a faulty electronic part, I had to use an oscilloscope probe as big as my forearm to check the generation of high voltage pulses. Oh gosh, I sweated a lot, for fear of getting an electric shock of several thousand volts!

Then I had to massacre the uninvited visitors. Standard procedure for doing so is to put a weak solution of peroxide into the cooling circuit where they live. After one attempt, a white powder of dead bodies got deposited on a mesh filter. But the red light indicating an over-threshold water conductivity did not turn off! So I repeated the procedure two, three, four, five times. I even put a UV light source into the water tank, but it started smelling funny so I stopped. The **stards survived! Peroxide again. After a month of committing a crime against living beings, the little creatures disappeared.

The end

In December 2016, I had my final interview in Oxford. I got a postdoc position and was saved. At least for three years. So what have I learnt from the three years in Freiburg? Maybe, that you need to be able to leave the job as soon as you realise it is too hard. In other words: know your limits. As someone said, it is extremely easy to do an extremely difficult research.