Darganfod Quantum: Gwobr Nobel Ffiseg 2025 i Arloeswyr Twnelu Mecanegol Quantum

Mae'r byd gwyddonol yn cymeradwyo cyfraniadau arloesol John Clarke, Michel H. Devoret, a John M. Martinis, a ddyfarnwyd iddynt yn unol Wobr Nobel Ffiseg 2025. Mae'r anrhydedd uchel hwn yn coffáu eu hymchwil sylfaenol ar dwnelu mecanyddol quantum ar raddfa fawr a'r dosbarthiad manwl gywir o egni o fewn cylchedau trydanol. Roedd eu hymchwiliadau arloesol, a gynhaliwyd yn bennaf yn ystod canol y dyddiau 1980, yn darparu tystiolaeth empirig yn dangos sut y gellid arsylwi a defnyddio rheolau mecanyddol quantum, sydd aml yn ddamcaniaethol, mewn systemau supergludol llawer mwy. Mae'r cyflawniad hwn yn nodi pwynt tro pan ddechreuodd y byd microsgopig ddatgelu ei gyfrinachau i beirianneg ar raddfa fawr. John Clarke, Athro emeritws ym Mhrifysgol California, Berkeley, yn 83 oed, yw goleudy hir yn ffiseg mater cyddwys. Mae Michel H. Devoret, 72 oed, yn dal i gadw ysgoloriaethau nodedig yn rhychwantu Prifysgol Yale a Phrifysgol California, Santa Barbara. Mae John M. Martinis, 67 oed, Athro ym Mhrifysgol California, Santa Barbara, yn cwblhau'r triawd. Roedd y drefniant arbrofol ar y cyd hwn yn defnyddio cylchedau supergludol, gan ganiatáu i ymchwilydd weld electronau yn croesi rhwystrau egni—proses a elwir yn dwnelu—mewn modd a ddangosodd yn glir ymddygiad mecanyddol quantum ar raddfa sy'n bell o atomau unigol. Mae'r gwaith hwn wedi goleuo llwybr tuag at ddeall natur sylfaenol llif egni. Mae'r ymdrech arloesol hwn wedi dod yn sail y mae llawer o dechnoleg quantum fodern wedi'i hadeiladu arni. Mae'r egwyddorion a sefydlwyd ganddynt yn uniongyrchol gyfrifol am alluogi creu cyfrifiaduron quantum soffistigedig, synwyryddion hynod sensitif, a fframweithiau criptograffig cadarn. Trwy lwyddo i arsylwi effeithiau quantum yn y cynulliadau mwy hyn, datgloodd eu hymchwil y potensial ar gyfer dyfeisiau sy'n gallu mesur signalau bach iawn, cadw gwybodaeth quantum yn ddiogel, a sicrhau sianeli cyfathrebu diogel. Mae Pwyllgor y Nobel wedi pwysleisio'r effaith hon, gan nodi bod cyfan gwbl o dechnoleg datblygedig gyfoes yn gorffwys ar egwyddorion mecanyddol quantum. Mae ychwanegu cyd-destun pell yn datgelu goblygiadau ymarferol y dealltwriaeth sylfaenol hon. Mae ymchwil sy'n adeiladu ar eu gwaith cychwynnol wedi bod yn hollbwysig wrth ddatblygu ciwbits supergludol, sef y blociau adeiladu ar gyfer cyfrifiaduron quantum. Mae rhai adroddiadau'n awgrymu y gall cylchedau supergludol sy'n gweithredu'n agos at sero absoliwt gynnal cydlyniant am ficroeiliadau, sy'n fesur critigol o sefydlogrwydd gwybodaeth quantum. Yn ogystal, mae'r technegau a ddatblygwyd gan y tîm hwn wedi bod yn allweddol yn y maes o fesur sensitif. Er enghraifft, mae egwyddorion twnelu quantum bellach yn rhan annatod o ddyfeisiau ymyrraeth quantum supergludol, neu SQUIDs, sydd ymhlith y synwyryddion maes magnetig mwyaf sensitif a adnabyddir, sy'n gallu mesur meysydd mor wan â thraean o faes magnetig y Ddaear. Mae'r gallu hwn i arsylwi'n fanwl gywir yn deillio'n uniongyrchol o'r ffenomenau quantum a luniwyd ganddynt gyntaf yn y 1980au. Mae'r dathliad o'r cyflawniad hwn yn parhau i lywio llwybr datblygiad technolegol. Mae ymchwil ddiweddar yn dangos bod y dealltwriaeth o dwnelu yn sail i ddatblygiadau mewn synwyryddion cyflwr solid sy'n gallu canfod un photonau, gan ehangu eu cymhwysiad y tu hwnt i gyfrifiaduron yn unig. Ar ben hynny, mae'r dulliau a ddefnyddiwyd i fonitro'r twnelu yn y cylchedau hyn wedi arwain at welliannau sylweddol mewn technoleg mesur amser, gan ganiatáu i glociau atomig fod yn fwy manwl gywir nag erioed o'r blaen. Mae'r cyflawniad hwn yn dangos sut mae deall y byd bach yn galluogi datblygiadau mawr yn ein gallu i ddeall a siapio ein hamgylchedd. Bydd cyflwyniad ffurfiol y wobr wedi'i drefnu ar gyfer 10 Rhagfyr 2025, yn Stockholm, gan nodi dathliad o ddarganfyddiad sy'n parhau i lywio llwybr archwilio gwyddonol a datblygiad technolegol. Mae'r gwaith hwn yn atgoffa pawb o'r pŵer sydd i'w gael wrth ddeall y mecanweithiau mwyaf cynnil sy'n llywodraethu ein bydysawd.