Op 7 oktober 2025 kondigde de Koninklijke Zweedse Academie van Wetenschappen de winnaars aan van de Nobelprijs voor de Natuurkunde. De prestigieuze onderscheiding gaat naar John Clarke, Michel Devoret en John Martinis. Zij worden geëerd voor hun fundamentele ontdekkingen met betrekking tot macroscopische kwantumtunneling en het verschijnsel van energiekwantisering in supergeleidende circuits. Dit baanbrekende werk, waarvan de oorsprong ligt in de jaren tachtig, bevestigde dat kwantumeffecten zich ook manifesteren in systemen die aanzienlijk groter zijn dan voorheen werd aangenomen.
De essentie van deze wetenschappelijke doorbraak bestond uit het succesvol overbrengen van effecten die traditioneel alleen op atomair niveau werden waargenomen, naar een domein dat direct meetbaar is binnen elektrische schakelingen. De wetenschappers, die verbonden waren aan de Universiteit van Californië in Berkeley, Yale University en de Universiteit van Californië in Santa Barbara, toonden aan dat een collectief van miljarden deeltjes – de Cooperparen in een supergeleider – kan functioneren als één enkel, coherent kwantumgeheel.
Voor hun experimenten maakten zij gebruik van geminiaturiseerde elektrische circuits, de zogenaamde Josephson-overgangen. Dit zijn structuren waarin twee supergeleiders gescheiden worden door een uiterst dunne isolerende laag. De klassieke fysica zou voorspellen dat een dergelijk circuit gesloten blijft. Echter, dankzij het fenomeen van kwantumtunneling waren de elektronen in staat om synchroon deze barrière te overbruggen, wat resulteerde in een meetbare spanning.
Dit stelde het onderzoeksteam in staat om kwantumgedrag vast te leggen in een systeem dat men zelfs onder een microscoop kan bekijken, waardoor de grens van de kwantumwereld naar het macroscopische domein werd verschoven. Het onderzoek van Clarke, Devoret en Martinis legde de onmisbare basis voor een hele generatie nieuwe technologieën, waaronder de ontwikkeling van supergeleidende kwantumbits (qubits) door John Martinis. Vandaag de dag vormen supergeleidende circuits een van de meest vooraanstaande platforms voor de constructie van kwantumprocessors, waar technologische reuzen zoals Google, IBM en Microsoft intensief aan werken.
Het Nobelcomité benadrukte de universele geldigheid van de kwantummechanica, met de opmerking dat “er vandaag de dag geen geavanceerde technologie bestaat die niet afhankelijk is van de kwantummechanica.” Professor Mikhail Davidovich van de Saratov Universiteit merkte op dat de extreem lage temperaturen (onder één Kelvin) die nodig zijn om deze effecten te observeren, deze structuren zeer veelbelovend maken voor toekomstige kwantumcomputers. Ze bieden namelijk mogelijkheden voor het bereiken en beheersen van substantiële stroomdichtheden. De laureaten zullen de prijzenpot van 11 miljoen Zweedse Kronen (ongeveer 1,2 miljoen Amerikaanse dollar) delen. De officiële uitreiking staat gepland voor 10 december 2025 in Stockholm. Dit evenement herinnert ons eraan dat de meest gedurfde wetenschappelijke zoektochten naar de essentie van fenomenen uiteindelijk de katalysatoren worden voor de meest tastbare technologische vooruitgang.