Νόμπελ Φυσικής: Στους καθηγητές Τζον Κλαρκ, Μισέλ Ντεβορέ και Τζον Μαρτίνις για τα κβαντικά φαινόμενα στον μακρόκοσμο

Η Βασιλική Σουηδική Ακαδημία Επιστημών αποφάσισε να απονείμει το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2025 στους Τζον Κλαρκ, Μισέλ Ντεβορέ και Τζον Μαρτίνις «για την ανακάλυψη της μακροσκοπικής κβαντομηχανικής σήραγγας και της κβαντοποίησης ενέργειας σε ηλεκτρικό κύκλωμα».

Το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2025 αναγνωρίζει τα πειράματα που απέδειξαν πώς η κβαντική σήραγγα μπορεί να παρατηρηθεί σε μακροσκοπική κλίμακα, με τη συμμετοχή πολλών σωματιδίων.

Ένα σημαντικό ερώτημα στη φυσική είναι το μέγιστο μέγεθος ενός συστήματος που μπορεί να επιδείξει κβαντομηχανικά φαινόμενα. Οι βραβευθέντες με το βραβείο Φυσικής του 2025 διεξήγαγαν πειράματα με ένα ηλεκτρικό κύκλωμα στο οποίο επέδειξαν τόσο κβαντομηχανική σήραγγα όσο και κβαντισμένα επίπεδα ενέργειας σε ένα σύστημα αρκετά μεγάλο ώστε να χωράει στο χέρι.

Τα τρανζίστορ στα μικροτσίπ των υπολογιστών είναι ένα παράδειγμα της καθιερωμένης κβαντικής τεχνολογίας που μας περιβάλλει. Το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής του 2025 έχει προσφέρει ευκαιρίες για την ανάπτυξη της επόμενης γενιάς κβαντικής τεχνολογίας, συμπεριλαμβανομένης της κβαντικής κρυπτογραφίας, των κβαντικών υπολογιστών και των κβαντικών αισθητήρων.



Οι Τζον Κλαρκ, Μισέλ Ντεβορέ και Τζον Μαρτίνις – στους οποίους απονεμήθηκε το φετινό Νόμπελ Φυσικής – κατασκεύασαν ένα πείραμα χρησιμοποιώντας ένα υπεραγώγιμο ηλεκτρικό κύκλωμα.

Το τσιπ που περιείχε αυτό το κύκλωμα είχε μέγεθος περίπου ενός εκατοστού. Προηγουμένως, η σήραγγα και η κβαντοποίηση της ενέργειας είχαν μελετηθεί σε συστήματα που περιείχαν μόνο λίγα σωματίδια. Εδώ, τα φαινόμενα αυτά εμφανίστηκαν σε ένα κβαντομηχανικό σύστημα με δισεκατομμύρια ζεύγη Cooper που γέμιζαν ολόκληρο τον υπεραγωγό στο τσιπ. Με αυτόν τον τρόπο, το πείραμα μετέφερε τα κβαντομηχανικά φαινόμενα από μικροσκοπική σε μακροσκοπική κλίμακα.

Όταν ρίχνεις μια μπάλα σε έναν τοίχο, μπορείς να είσαι σίγουρος ότι θα αναπηδήσει πίσω προς εσένα.

Θα εκπλαγείς πολύ αν η μπάλα εμφανιστεί ξαφνικά στην άλλη πλευρά του τοίχου. Στην κβαντομηχανική, αυτό το φαινόμενο ονομάζεται «σήραγγα» και είναι ακριβώς το είδος του φαινομένου που της έχει δώσει τη φήμη ότι είναι παράξενο και αντιδιαισθητικό.

Οι νικητές του βραβείου, χρησιμοποίησαν μια σειρά πειραμάτων για να αποδείξουν ότι οι παράξενες ιδιότητες του κβαντικού κόσμου μπορούν να γίνουν συγκεκριμένες σε ένα σύστημα αρκετά μεγάλο ώστε να χωράει στο χέρι. Το υπεραγωγικό ηλεκτρικό τους σύστημα μπορούσε να περάσει από τη μία κατάσταση στην άλλη, σαν να διέσχιζε έναν τοίχο. Έδειξαν επίσης ότι το σύστημα απορροφούσε και εκπέμπει ενέργεια σε δόσεις συγκεκριμένου μεγέθους, όπως προβλέπεται από την κβαντομηχανική.