Znanstveniki John Clarke, Michel Devoret in John Martinis prejemniki Nobelove nagrade za fiziko

(Patria) - Znanstveniki John Clarke, Michel Devoret in John Martinis so prejeli Nobelovo nagrado za fiziko za leto 2025 za "eksperimente, ki so odkrili kvantno fiziko v akciji", kar je omogočilo razvoj naslednje generacije digitalnih tehnologij.

- Zgrožen sem. Seveda mi nikoli ni padlo na pamet, da bi to lahko bil temelj za prejem Nobelove nagrade. Govorim po telefonu, predvidevam, da tudi vi, in eden temeljnih razlogov, zakaj telefon deluje, je vse to delo - je danes dejal Clarke na telefonski novinarski konferenci ob podelitvi Nobelove nagrade.

"Letošnja Nobelova nagrada za fiziko je omogočila razvoj naslednje generacije kvantne tehnologije, vključno s kvantno kriptografijo, kvantnimi računalniki in senzorji," je med drugim zapisano v sporočilu Nobelovega odbora za podelitev nagrad.

Kvantno-mehanska obnašanja so dobro preučena na ravni neverjetno majhnih atomskih in subatomskih delcev, vendar se pogosto štejejo za nenavadna in neintuitivna v primerjavi s klasično fiziko in njenimi veliko večjimi merili.

Kvantna mehanika omogoča delcu, da se skozi oviro premika naravnost z uporabo procesa, imenovanega tuneliranje. Takoj ko je vključen velik broj delcev, kvantno-mehanski učinki običajno postanejo nepomembni. Eksperimenti nagrajencev so pokazali, da se lahko kvantno-mehanske lastnosti konkretizirajo na makroskopski ravni.

Prejemniki Nobelove nagrade so izvedli eksperimente sredi 80. let s pomočjo elektronskega tokokroga, zgrajenega iz superprevodnikov, in pokazali, da lahko kvantna mehanika pod določenimi pogoji vpliva tudi na vsakdanje predmete.

Leta 1984 in 1985 sta John Clarke, Michel H. Devoret in John M. Martinis izvedla vrsto eksperimentov z elektronskim tokokrogom, zgrajenim iz superprevodnikov, komponent, ki lahko prevajajo električni tok brez električnega upora. V tokokrogu so bili superprevodniški elementi ločeni s tanko plastjo neprevodnega materiala, postavitev, znana kot Josephsonov stik.

Z izpopolnjevanjem in merjenjem vseh različnih lastnosti svojega tokokroga so lahko nadzorovali in raziskovali pojave, ki so nastajali, ko so skozi njega preusmerjali tok. Skupaj so nabiti delci, ki so se premikali skozi superprevodnik, tvorili sistem, ki se je obnašal, kot da gre za en sam delec, ki zapolnjuje celoten tokokrog.

Ta makroskopski sistem, podoben delcu, je bil sprva v stanju, v katerem je tok tekel brez kakršnega koli napetosti. Sistem je bil ujet v tem stanju, kot da je za oviro, ki je ne more prestopiti. V eksperimentu sistem pokaže svoj kvantni značaj tako, da uspe pobegniti iz stanja ničelne napetosti s tuneliranjem. Spremenjeno stanje sistema se zazna s pojavom napetosti.

Nagrajenci so lahko tudi pokazali, da se sistem obnaša na način, ki ga predvideva kvantna mehanika - je kvantiziran, kar pomeni, da absorbira ali oddaja le določene količine energije.

Na novinarski konferenci je bilo poudarjeno, da se Nobelova nagrada za fiziko podeljuje v času, ko obeležujemo 100 let kvantne mehanike.

Združeni narodi so leto 2025 uradno razglasili za Mednarodno leto kvantne znanosti in tehnologije (IYQ), da bi obeležili 100. obletnico prizadevanj nemškega fizika Wernerja Heisenberga (1901-1976) za razvoj matematične formulacije kvantnih pojavov.

Heisenberg je leta 1925 skupaj z Maxom Bornom in Pascualom Jordanom objavil tri članke, ki veljajo za temelj kvantne mehanike.

- Čudovito je lahko slaviti, kako stoletna kvantna mehanika nenehno ponuja nova presenečenja. Izjemno je tudi koristna, saj je kvantna mehanika temelj celotne digitalne tehnologije - je dejal predsednik Nobelovega odbora za fiziko Olle Eriksson.

Clarke, rojen v Veliki Britaniji, je profesor na Univerzi Kalifornije v Berkeleyju. Devoret, rojen v Franciji, je profesor na Univerzi Yale in Univerzi v Santa Barbari, kjer je tudi Martinis profesor. Martinis, Američan, je do leta 2020 vodil Googlov laboratorij za kvantno umetno inteligenco.

V Googlu je bil Martinis del raziskovalne skupine, ki je leta 2019 izjavila, da so dosegli "kvantno premoč", pri čemer računalnik z uporabo lastnosti subatomskih delcev rešuje problem veliko bolje kot najmočnejši superračunalnik na svetu. Devoret je poleg profesure tudi glavni znanstvenik Googlove kvantne umetne inteligence.