Nagroda Nobla 2025 w dziedzinie fizyki dla Johna Clarke, Michela H. Devoreta i Johna M. Martinisa

Clarke, Devoret i Martinis zostali nagrodzeni za odkrycie makroskopowego kwantowego tunelowania mechanicznego i kwantyzacji energii w obwodzie elektrycznym.

Makroskopowe tunelowanie kwantowe to zachodzący w całym obwodzie proces tunelowania, w którym cząstka przechodzi przez barierę potencjału, która – według fizyki klasycznej – jest nieprzekraczalna. Królewska Szwedzka Akademia Nauk uzasadniając przyznanie nagrody fizykom z USA, podkreśliła, że „ich eksperymenty pokazały fizykę kwantową w działaniu”. „Tegoroczni laureaci Nagrody Nobla przeprowadzili eksperymenty z obwodem elektrycznym, w którym zademonstrowali zarówno kwantowe zjawisko tunelowania, jak i kwantyzację poziomów energii – w układzie na tyle dużym, że można go trzymać w dłoni” – czytamy w komunikacie. 

Eksperymenty laureatów tegorocznej Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki dowiodły, że właściwości kwantowe można zaobserwować w skali makroskopowej. Nagrodzeni fizycy w latach 1984–1985 przeprowadzili serię eksperymentów z obwodem elektronicznym zbudowanym z nadprzewodników (elementów, które mogą przewodzić prąd bez oporu elektrycznego), w którym elementy nadprzewodzące były oddzielone cienką warstwą materiału nieprzewodzącego, tworząc tzw. złącze Josephsona. Dzięki precyzyjnemu opracowaniu i pomiarowi właściwości swojego obwodu badacze mogli kontrolować i analizować zjawiska zachodzące podczas przepływu prądu. Poruszające się w nadprzewodniku cząstki tworzyły układ, który zachowywał się tak, jakby był pojedynczą cząstką obejmującą cały obwód. W ten sposób uzyskano makroskopowy układ podobny do cząstki. Początkowo znajdował się on w stanie, w którym prąd płynie bez napięcia, w którym był „uwięziony”. Swój kwantowy charakter układ ujawnił, gdy „uciekł” ze stanu zerowego napięcia poprzez tunelowanie. Na zmianę stanu układu wskazywało pojawienie się napięcia. Eksperyment wykazał, że układ zachowywał się zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej. 

Jak podkreśla Królewska Szwedzka Akademia Nauk, odkrycie badaczy umożliwia rozwój kolejnej generacji technologii kwantowych – m.in. komputerów kwantowych, których moc obliczeniowa jest wielokrotnie większa niż klasycznych komputerów. 

#nobel #nauka #fizyka #wiadomosciswiat

#owcacontent