Нобелова награда за физика: Откриха макроскопично квантово тунелиране в електрическа верига

Кралската шведска академия на науките официално обяви на 7 октомври 2025 г. тазгодишните носители на Нобеловата награда за физика. Лауреати станаха Джон Кларк, Мишел Деворе и Джон Мартинис. Тримата учени получават престижното отличие за откриването на макроскопичното квантовомеханично тунелиране и квантуване на енергия в електрическа верига, съобщи сайтът Nobelprize.org.

Паричната равностойност на наградата е 11 милиона шведски крони (около 1,2 милиона щатски долара), която ще бъде поделена между лауреатите.

Основният въпрос, който занимава физиката, е максималният размер на система, която все още може да демонстрира квантовомеханични ефекти. Обикновено, когато става въпрос за голям брой частици, квантовите механични свойства стават незначителни. Експериментите на Кларк, Деворе и Мартинис обаче доказаха, че тези свойства могат да бъдат конкретизирани и в макроскопичен мащаб.

През 1984 и 1985 г. те провеждат серия експерименти с електронна верига, изградена от свръхпроводими материали. Тези компоненти провеждат ток без електрическо съпротивление. Свръхпроводящите части на схемата са разделени от тънък слой непроводящ материал, устройство, известно като Джоузефсонов преход. Учените успяват да контролират и изследват явленията, възникващи при преминаване на ток.

Заедно заредените частици, движещи се през свръхпроводника, образуват макроскопична система, която се държи като едно цяло. Тази система първоначално е в състояние на нулево напрежение. В експеримента системата демонстрира своя квантов характер, като успява да излезе от това състояние чрез тунелиране – процес, при който частиците преминават през бариери. Промяната се открива чрез появата на напрежение.

Лауреатите успяха да докажат, че системата се държи по начина, предсказан от квантовата механика – тя е квантована. Това означава, че тя абсорбира или излъчва само определени количества енергия. Тези изследвания са основоплагащи за развитието на следващото поколение квантови технологии, включително квантова криптография, квантови компютри и квантови сензори.

Транзисторите в микрочиповете на компютрите са един от примерите за вече утвърдена квантова технология, която ни заобикаля.

„Чудесно е да можем да отпразнуваме факта, че вековната квантова механика продължава да ни изненадва. Тя е и изключително полезна, тъй като квантовата механика е в основата на цялата цифрова технология“

— Оле Ериксон, председател на Нобеловия комитет по физика