A kvantumvilág határain: Clarke, Devoret és Martinis tudósoké a 2025-ös fizikai Nobel-díj
A fizikai Nobel-díjat idén három tudós – a brit John Clarke, a francia Michel H. Devoret és az amerikai John M. Martinis – kapta a makroszkopikus kvantummechanikai alagúteffektus és az energiakvantálás felfedezéséért egy elektromos áramkörben.
A felfedezés alapjaiban változtatta meg a kvantumtechnológia jövőjét, és új utakat nyitott a kvantumszámítógépek, a kvantumérzékelők és a kvantumkriptográfia fejlesztésében.
A kvantumhatások kézzelfoghatóvá váltak
A Svéd Királyi Tudományos Akadémia stockholmi bejelentése szerint a díjazottak olyan rendszert hoztak létre, amelyben a kvantummechanikai hatások nem csupán mikroszkopikus részecskék szintjén, hanem emberi léptékben is megfigyelhetők voltak. A kutatók szupravezetőkből épített elektromos áramkörrel kísérleteztek, amelyet vékony szigetelő rétegek választottak el egymástól. A finomhangolt rendszer lehetővé tette, hogy a tudósok az áram viselkedését pontosan irányítsák és mérjék.
A kísérlet legizgalmasabb eredménye az volt, hogy az áramkör kvantummechanikai tulajdonságokat mutatott – az úgynevezett alagúteffektus révén a rendszer képes volt „átlépni” a nulla feszültségű állapotból egy másikba. Ez a változás a feszültség megjelenésével volt mérhető, ami bizonyította, hogy a kvantumjelenségek makroszkopikus szinten is megnyilvánulhatnak.
A kvantummechanika új dimenziói
A díjazottak azt is bebizonyították, hogy a vizsgált rendszer csak meghatározott mennyiségű energiát képes elnyelni vagy kibocsátani – ez a kvantált energiaszintek egyik leglátványosabb megnyilvánulása. „Csodálatos azt ünnepelni, hogy az évszázados kvantummechanika folyamatosan új meglepetésekkel szolgál. Ez rendkívül hasznos is, mivel a kvantummechanika minden digitális technológia alapja” – fogalmazott Olle Eriksson, a fizikai Nobel-bizottság elnöke.
A felfedezés nem csupán elméleti áttörés: az így létrejött kvantumrendszerek a jövő számítógépei, érzékelői és titkosítási technológiái számára is alapot teremtenek. Az idei Nobel-díjas kutatás ezért egyfajta hídnak tekinthető a kvantumfizika és a gyakorlati technológiai fejlesztések között.
A három tudós és örökségük
John Clarke 1942-ben született Cambridge-ben, és jelenleg a Kaliforniai Egyetem, Berkeley kutatója. Michel H. Devoret, a 72 éves francia fizikus a Yale Egyetemen és a Kaliforniai Egyetemen, Santa Barbarában dolgozik, míg az amerikai John M. Martinis, 67 évesen, szintén a Santa Barbarai Egyetemen folytatja munkáját.
A három tudós az 1980-as évek közepén kezdett közös kísérletekbe, amelyek során egyre mélyebbre hatoltak a kvantumjelenségek makroszkopikus megjelenésének megértésében. Munkájuk mára a kvantumtechnológiai forradalom egyik sarokköve.
A díj és az elismerés
A Nobel-bizottság idén is 11 millió svéd koronával (mintegy 388 millió forinttal) jutalmazza a kitüntetetteket, amelyet a három tudós egyenlő arányban oszt meg. A díjátadót a hagyományoknak megfelelően december 10-én, Alfred Nobel halálának évfordulóján rendezik Stockholmban.
Tavaly John J. Hopfield és Geoffrey E. Hinton kapták a fizikai Nobel-díjat a mesterséges neurális hálózatokat megalapozó kutatásaikért – az idei díj pedig újabb bizonyíték arra, hogy a fizika legmélyebb elméleti felfedezései közvetlenül alakítják a jövő technológiáit.
