Νόμπελ Φυσικής: Νικητές τρεις επιστήμονες για την έρευνα τους στα κβαντικά φαινόμενα στον μακρόκοσμο

Νικητές του Νόμπελ Φυσικής 2025 είναι ο John Clarke, ο Michel H. Devoret και ο John M. Martinis «για την ανακάλυψη της μακροσκοπικής κβαντομηχανικής σήραγγας και της κβαντοποίησης της ενέργειας σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα», όπως ανακοίνωσε σήμερα η Βασιλική Σουηδική Ακαδημία Επιστημών.

Οι φετινοί νικητές του Νόμπελ Φυσικής διεξήγαγαν πειράματα με ένα ηλεκτρικό κύκλωμα στο οποίο απέδειξαν τόσο την κβαντομηχανική σήραγγα όσο και τα κβαντοποιημένα επίπεδα ενέργειας σε ένα σύστημα αρκετά μεγάλο ώστε να μπορεί να κρατηθεί στο χέρι.

Η κβαντομηχανική επιτρέπει σε ένα σωματίδιο να κινείται ευθεία μέσα από ένα φράγμα, χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται «σήραγγα». Μόλις εμπλακούν μεγάλοι αριθμοί σωματιδίων, τα κβαντομηχανικά φαινόμενα συνήθως γίνονται ασήμαντα. Τα πειράματα των βραβευθέντων απέδειξαν ότι οι κβαντομηχανικές ιδιότητες μπορούν να γίνουν συγκεκριμένες σε μακροσκοπική κλίμακα.

Τα τρανζίστορ στα μικροτσίπ των υπολογιστών είναι ένα παράδειγμα της καθιερωμένης κβαντικής τεχνολογίας που μας περιβάλλει. Το Νόμπελ Φυσικής 2025 έχει προσφέρει ευκαιρίες για την ανάπτυξη της επόμενης γενιάς κβαντικής τεχνολογίας, συμπεριλαμβανομένης της κβαντικής κρυπτογραφίας, της κβαντικής πληροφορικής και των κβαντικών αισθητήρων.

Το 1984 και το 1985, οι John Clarke, Michel H. Devoret και John M. Martinis διεξήγαγαν μια σειρά πειραμάτων με ένα υπεραγώγιμο ηλεκτρικό κύκλωμα. Στο κύκλωμα, τα υπεραγωγικά εξαρτήματα χωρίζονταν από ένα λεπτό στρώμα μη αγώγιμου υλικού, μια διάταξη γνωστή ως «σύνδεσμος Josephson». Με τη βελτίωση και τη μέτρηση όλων των διαφόρων ιδιοτήτων του κυκλώματός τους, κατάφεραν να ελέγξουν και να διερευνήσουν τα φαινόμενα που προέκυψαν όταν διέρχονταν ρεύμα από αυτό. Μαζί, τα φορτισμένα σωματίδια που κινούνταν μέσω του υπεραγωγού αποτελούσαν ένα σύστημα που συμπεριφερόταν σαν να ήταν ένα μόνο σωματίδιο που γέμιζε ολόκληρο το κύκλωμα.

Αυτό το μακροσκοπικό σύστημα που μοιάζει με σωματίδιο βρίσκεται αρχικά σε μια κατάσταση στην οποία το ρεύμα ρέει, χωρίς τάση. Το σύστημα είναι παγιδευμένο σε αυτή την κατάσταση, σαν να βρίσκεται πίσω από ένα φράγμα που δεν μπορεί να διασχίσει. Στο πείραμα, το σύστημα δείχνει τον κβαντικό του χαρακτήρα καταφέρνοντας να ξεφύγει από την κατάσταση μηδενικής τάσης μέσω της σήραγγας. Η αλλαγή της κατάστασης του συστήματος ανιχνεύεται μέσω της εμφάνισης τάσης.

Οι νικητές μπόρεσαν επίσης να αποδείξουν ότι το σύστημα συμπεριφέρεται με τον τρόπο που προβλέπει η κβαντομηχανική – είναι κβαντοποιημένο, που σημαίνει ότι απορροφά ή εκπέμπει μόνο συγκεκριμένες ποσότητες ενέργειας.

«Είναι υπέροχο να μπορούμε να γιορτάζουμε τον τρόπο με τον οποίο η κβαντομηχανική, που έχει μια ιστορία ενός αιώνα, συνεχίζει να μας προσφέρει νέες εκπλήξεις. Είναι επίσης εξαιρετικά χρήσιμη, καθώς η κβαντομηχανική αποτελεί τη βάση όλης της ψηφιακής τεχνολογίας», λέει ο Olle Eriksson, πρόεδρος της Επιτροπής Νόμπελ Φυσικής.

Διαβάστε επίσης