Vào ngày 7 tháng 10 năm 2025, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã chính thức công bố quyết định trao Giải Nobel Vật lý danh giá cho ba nhà khoa học xuất sắc: John Clarke, Michel Devoret và John Martinis. Họ được vinh danh nhờ những khám phá nền tảng liên quan đến hiện tượng hầm lượng tử vĩ mô (macroscopic quantum tunneling) và sự lượng tử hóa năng lượng trong các mạch siêu dẫn. Công trình nghiên cứu đột phá này, vốn được khởi xướng từ những năm 1980, đã chứng minh một cách thuyết phục rằng các hiệu ứng lượng tử có thể xảy ra ngay cả trong các hệ thống lớn hơn nhiều so với những gì giới khoa học từng hình dung trước đó.
Bản chất của bước tiến khoa học này nằm ở việc chuyển đổi các hiệu ứng thường chỉ quan sát được ở cấp độ nguyên tử sang một lĩnh vực có thể đo lường trực tiếp trong các mạch điện tử. Ba nhà nghiên cứu, đại diện cho Đại học California tại Berkeley, Đại học Yale và Đại học California tại Santa Barbara, đã chứng minh rằng một tập hợp khổng lồ gồm hàng tỷ hạt – cụ thể là các cặp Cooper trong vật liệu siêu dẫn – vẫn có khả năng hoạt động như một thực thể lượng tử duy nhất. Để thực hiện điều này, họ đã sử dụng các mạch điện thu nhỏ gọi là tiếp giáp Josephson, nơi hai vật liệu siêu dẫn được ngăn cách bởi một lớp cách điện cực mỏng.
Theo vật lý cổ điển, mạch điện này lẽ ra phải bị ngắt hoàn toàn. Tuy nhiên, nhờ hiện tượng hầm lượng tử, các điện tử đã đồng thời vượt qua rào cản cách điện, tạo ra một điện áp có thể đo lường được. Khám phá này cho phép các nhà khoa học ghi nhận hành vi lượng tử trong một hệ thống đủ lớn để quan sát dưới kính hiển vi, từ đó mở rộng ranh giới của thế giới lượng tử sang phạm vi vĩ mô. Những nghiên cứu tiên phong của Clarke, Devoret và Martinis đã đặt nền móng vững chắc cho nhiều thế hệ công nghệ sau này, bao gồm cả việc phát triển các bit lượng tử siêu dẫn (qubits) bởi chính John Martinis.
Ngày nay, các mạch siêu dẫn đã trở thành một trong những nền tảng hàng đầu để xây dựng bộ xử lý lượng tử, với sự tham gia tích cực của các tập đoàn công nghệ lớn như Google, IBM và Microsoft. Ủy ban Nobel đã nhấn mạnh tính phổ quát của cơ học lượng tử, tuyên bố rằng “không có công nghệ tiên tiến nào ngày nay mà không phụ thuộc vào cơ học lượng tử”. Giáo sư Mikhail Davidovich từ Đại học Saratov nhận xét thêm rằng, nhiệt độ cực thấp (dưới một kelvin) cần thiết để quan sát các hiệu ứng này khiến những cấu trúc siêu dẫn trở nên đầy hứa hẹn cho các máy tính lượng tử tương lai, mở ra khả năng tạo ra và kiểm soát mật độ dòng điện đáng kể.
Ba nhà khoa học sẽ cùng nhau chia sẻ giải thưởng tiền mặt trị giá 11 triệu kronor Thụy Điển (tương đương khoảng 1,2 triệu đô la Mỹ). Lễ trao giải chính thức dự kiến diễn ra vào ngày 10 tháng 12 năm 2025 tại Stockholm. Sự kiện này là một lời nhắc nhở mạnh mẽ rằng những nỗ lực nghiên cứu khoa học táo bạo nhất, nhằm mục đích thấu hiểu bản chất của các hiện tượng tự nhiên, cuối cùng luôn đóng vai trò là chất xúc tác cho những tiến bộ công nghệ hữu hình và quan trọng nhất.