Academia Regală Suedeză de Științe a decis să acorde Premiul Nobel pentru Fizică 2025 lui John Clarke, de la Universitatea din California, Berkeley, SUA, lui Michel H. Devoret, de la Universitatea Yale, New Haven, CT și Universitatea din California, Santa Barbara, SUA și lui John M. Martinis, de la Universitatea din California, Santa Barbara, SUA, „pentru descoperirea tunelării cuantice macroscopice și cuantificarea energiei într-un circuit electric”, scrie digi24.ro.

Experimentele lor pe un cip au arătat fizica cuantică în acțiune O întrebare importantă în fizică este dimensiunea maximă a unui sistem care poate demonstra efectele mecanicii cuantice, scrie în comunicatul Comitetului Nobel. Laureații Premiului Nobel din acest an au efectuat experimente cu un circuit electric în care au demonstrat atât tunelarea cuantică, cât și nivelurile de energie cuantificate într-un sistem suficient de mare încât să poată fi ținut în mână.

Mecanica cuantică permite unei particule să treacă direct printr-o barieră, folosind un proces numit tunelare. De îndată ce sunt implicate un număr mare de particule, efectele mecanicii cuantice devin de obicei nesemnificative. Experimentele laureaților au demonstrat că proprietățile mecanicii cuantice pot fi concretizate la scară macroscopică. 

În 1984 și 1985, John Clarke, Michel H. Devoret și John M. Martinis au realizat o serie de experimente cu un circuit electronic construit din supraconductori, componente care pot conduce curentul fără rezistență electrică. În circuit, componentele supraconductoare erau separate de un strat subțire de material neconductiv, o configurație cunoscută sub numele de joncțiune Josephson. Prin rafinarea și măsurarea tuturor proprietăților circuitului lor, ei au reușit să controleze și să exploreze fenomenele care apăreau atunci când treceau un curent prin acesta. Împreună, particulele încărcate care se mișcau prin supraconductor formau un sistem care se comporta ca și cum ar fi fost o singură particulă care umplea întregul circuit. 

Acest sistem macroscopic asemănător unei particule se află inițial într-o stare în care curentul circulă fără tensiune. Sistemul este blocat în această stare, ca și cum s-ar afla în spatele unei bariere pe care nu o poate traversa. În experiment, sistemul își arată caracterul cuantic reușind să scape din starea de tensiune zero prin tunelare. Starea modificată a sistemului este detectată prin apariția unei tensiuni. 

Laureații au putut demonstra, de asemenea, că sistemul se comportă în modul prevăzut de mecanica cuantică – este cuantificat, ceea ce înseamnă că absoarbe sau emite doar cantități specifice de energie. 

„Este minunat să putem sărbători modul în care mecanica cuantică veche de un secol oferă continuu noi surprize. Este, de asemenea, extrem de utilă, deoarece mecanica cuantică stă la baza întregii tehnologii digitale”, spune Olle Eriksson, președintele Comitetului Nobel pentru Fizică, potrivit comunicatuluin citat. 

Tranzistoarele din microcipurile computerelor sunt un exemplu de tehnologie cuantică consacrată care ne înconjoară. Premiul Nobel pentru fizică din acest an a oferit oportunități pentru dezvoltarea următoarei generații de tehnologie cuantică, inclusiv criptografia cuantică, computerele cuantice și senzorii cuantici.