Nagroda Nobla 2025 w dziedzinie fizyki: Przełomowe Odkrycia w Makroskopowym Tunelowaniu Kwantowym

Edytowane przez: Irena I

Dnia 7 października 2025 roku Szwedzka Królewska Akademia Nauk ogłosiła laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki. Wyróżnienie to przypadło Johnowi Clarke'owi, Michelowi Devoretowi oraz Johnowi Martinisowi. Zostali oni uhonorowani za fundamentalne prace dotyczące zjawiska makroskopowego tunelowania kwantowego oraz kwantyzacji energii w obwodach nadprzewodzących. Badania te, których początki sięgają lat 80. XX wieku, ostatecznie potwierdziły, że efekty kwantowe mogą przenikać do systemów o znacznie większych rozmiarach, niż pierwotnie zakładano, co stanowiło przełom w rozumieniu granic mechaniki kwantowej.

Sedno tego naukowego przełomu polegało na udanym przeniesieniu zjawisk tradycyjnie obserwowanych wyłącznie na poziomie atomowym do sfery dostępnej dla bezpośrednich pomiarów w układach elektrycznych. Naukowcy, reprezentujący Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley, Uniwersytet Yale oraz Uniwersytet Kalifornijski w Santa Barbara, zademonstrowali, że kolektyw składający się z miliardów cząstek – w tym przypadku par Coopera w nadprzewodniku – jest zdolny funkcjonować jako spójna całość kwantowa. W swoich eksperymentach wykorzystali oni miniaturowe układy elektryczne, znane jako złącza Josephsona, gdzie dwie warstwy nadprzewodnika rozdziela cienka warstwa izolatora.

Zgodnie z zasadami fizyki klasycznej, taki obwód powinien pozostać przerwany i nieprzepuszczalny dla prądu. Jednakże, dzięki zjawisku tunelowania, elektrony były w stanie synchronicznie pokonać tę barierę, generując mierzalne napięcie. To osiągnięcie umożliwiło rejestrację zachowania kwantowego w systemie, który można było obserwować nawet pod mikroskopem, co efektywnie przesunęło granice świata kwantowego w obszar makroskopowy. Prace Clarke'a, Devoreta i Martinisa stały się fundamentem dla rozwoju całej generacji technologii, w tym nadprzewodzących bitów kwantowych (kubitów), których pionierem był John Martinis.

Obecnie obwody nadprzewodzące stanowią jedną z wiodących platform wykorzystywanych do konstruowania procesorów kwantowych. W rozwój tej technologii aktywnie angażują się giganci technologiczni tacy jak Google, IBM i Microsoft. Komitet Noblowski podkreślił uniwersalność mechaniki kwantowej, stwierdzając, że „nie istnieje obecnie żadna zaawansowana technologia, która nie byłaby zależna od mechaniki kwantowej”, co świadczy o fundamentalnym znaczeniu tych odkryć dla współczesnej nauki i inżynierii.

Profesor Michaił Dawidowicz z Uniwersytetu Saratowskiego zwrócił uwagę na praktyczne aspekty tych odkryć. Zaznaczył, że ekstremalnie niskie temperatury, konieczne do obserwacji tych efektów (poniżej jednego kelwina), sprawiają, iż struktury te są wyjątkowo obiecujące dla przyszłych komputerów kwantowych. Umożliwiają one bowiem osiąganie i precyzyjne kontrolowanie znaczących gęstości prądu, co jest kluczowe dla stabilności i wydajności obliczeń kwantowych.

Laureaci podzielą między sobą nagrodę pieniężną w wysokości 11 milionów koron szwedzkich, co odpowiada kwocie około 1,2 miliona dolarów amerykańskich. Uroczysta ceremonia wręczenia nagród została zaplanowana na dzień 10 grudnia 2025 roku w Sztokholmie. To wydarzenie stanowi wyraźne przypomnienie, że nawet najbardziej śmiałe poszukiwania naukowe, mające na celu zrozumienie istoty zjawisk fizycznych, ostatecznie stają się potężnymi katalizatorami najbardziej namacalnego postępu technologicznego, kształtując przyszłość informatyki i inżynierii.

Źródła

  • Frontline

  • Nobel Prize in Physics 2025 - NobelPrize.org

  • John Clarke, Michel Devoret, John Martinis win physics Nobel Prize - The Washington Post

  • Nobel Prize in physics awarded to 3 University of California faculty | University of California

Czy znalazłeś błąd lub niedokładność?

Rozważymy Twoje uwagi tak szybko, jak to możliwe.