Kuantum Fiziğinde Çığır Açan Gelişme: Makroskopik Tünelleme İçin 2025 Nobel Ödülü

Düzenleyen: Irena I

7 Ekim 2025 tarihinde, bilim dünyası için dönüm noktası niteliğindeki bir gelişme yaşandı. İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi, Fizik Nobel Ödülü'nü, kuantum mekaniğinin sınırlarını zorlayan çalışmalarıyla tanınan John Clarke, Michel Devoret ve John Martinis'e layık gördüğünü ilan etti. Bu önemli takdir, özellikle makroskopik kuantum tünelleme olgusuna ve süperiletken devrelerdeki enerji seviyelerinin nicelemesine (kuantizasyonuna) ilişkin gerçekleştirdikleri temel keşiflere odaklanmaktadır. 1980'li yıllarda temelleri atılan bu öncü araştırmalar, kuantum etkilerinin daha önce varsayılandan çok daha büyük ölçekli sistemlerde de gözlemlenebileceğini ve geçerli olduğunu kesin bir dille ortaya koymuştur.

Bu bilimsel çığır açan ilerlemenin temelinde, geleneksel olarak yalnızca atomların davranışlarında görülen etkilerin, artık elektrik devreleri gibi doğrudan ölçülebilir ve manipüle edilebilir sistemlere aktarılması yatmaktadır. Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley; Yale Üniversitesi ve Kaliforniya Üniversitesi, Santa Barbara gibi prestijli kurumlardan gelen bu araştırmacılar, süperiletken bir malzeme içerisindeki milyarlarca parçacığın, yani Cooper çiftlerinin, tek bir kolektif kuantum varlığı olarak hareket edebilme yeteneğini deneysel olarak kanıtladı. Bu deneyi gerçekleştirmek için, iki süperiletkenin arasına son derece ince bir yalıtkan katmanın yerleştirildiği, kritik öneme sahip minyatür elektrik yapıları olan Josephson eklemlerini kullandılar.

Klasik fizik yasalarına göre, yalıtkan bir bariyerle ayrılmış böyle bir devrenin açık kalması ve akımın geçmemesi beklenirdi. Ancak, kuantum mekaniğinin temel ilkelerinden biri olan tünelleme etkisi sayesinde, elektronlar senkronize bir şekilde bu enerji bariyerini aşmayı başardı. Bu kolektif geçiş, devrede ölçülebilir bir voltajın oluşmasına neden oldu ve bu voltaj, kuantum durumlarının varlığını kanıtladı. Bu sayede, bilim insanları mikroskop altında incelenebilecek kadar büyük, yani makroskopik bir sistemde dahi kuantum davranışını net bir şekilde kaydetme imkanı buldu. Bu başarı, kuantum dünyasının sınırlarını makroskopik bölgeye doğru kaydırarak, fizik anlayışımızda önemli bir paradigma değişimi yarattı. Clarke, Devoret ve Martinis'in bu vizyoner çalışmaları, özellikle John Martinis'in öncülüğünde geliştirilen, kuantum hesaplamanın temel yapı taşı olan süperiletken kuantum bitlerinin (kübitlerin) ortaya çıkmasına doğrudan zemin hazırlamıştır.

Günümüzde, süperiletken devreler, kuantum hesaplama alanında en hızlı ilerleyen ve en umut verici platformlardan biri olarak kabul edilmektedir. Google, IBM ve Microsoft gibi teknoloji devleri, bu temel bilimsel keşiflere dayanarak yeni nesil kuantum işlemcileri geliştirmek için muazzam bir yatırım ve yoğun çaba harcamaktadır. Nobel Komitesi, kuantum mekaniğinin temel ve evrensel rolünü vurgulayarak, “Bugün kuantum mekaniğine bağımlı olmayan gelişmiş bir teknoloji mevcut değildir,” şeklindeki çarpıcı tespitiyle bu gerçeğin altını çizdi. Saratov Üniversitesi'nden Profesör Mikhail Davidovich, bu kuantum etkilerinin gözlemlenmesi için gerekli olan son derece düşük sıcaklıkların (bir kelvinin altında), bu yapıları gelecekteki kuantum bilgisayarları için kritik derecede cazip hale getirdiğini ve önemli akım yoğunluklarını kontrol etme ve yönetme yollarını açtığını, böylece geleceğin teknolojileri için büyük potansiyel sunduğunu ifade etti.

Bu üç değerli bilim insanı, toplamda 11 milyon İsveç Kronu (yaklaşık 1.2 milyon ABD Doları) değerindeki para ödülünü aralarında paylaşacaklardır. Ödül takdim töreni, geleneksel olarak 10 Aralık 2025 tarihinde İsveç'in başkenti Stockholm'de gerçekleştirilecektir. Bu önemli olay, bilimin en cesur ve derin araştırmalarının, yani olayların temel doğasını anlama çabasının, en somut ve elle tutulur teknolojik ilerlemeler için kaçınılmaz bir katalizör işlevi gördüğünü bir kez daha tüm dünyaya göstermektedir.

Kaynaklar

  • 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

Bir hata veya yanlışlık buldunuz mu?

Yorumlarınızı en kısa sürede değerlendireceğiz.