Квантовата магия вече се побира в дланите ни: трима изследователи бяха удостоени с Нобеловата награда за физика за 2025 г.

„Меко казано, това беше изненадата на живота ми“, заяви Кларк по време на пресконференция. „Напълно съм зашеметен, разбира се. Изобщо не ми е хрумвало, че това може да бъде основание за Нобелова награда".

Той добави, че откритието му (което стои в основата на съвременните микрочипове в много модерни технологии, включително смартфоните) се използва за по-нататъшното развитие на квантовите компютри.

Облъчването с микровълни, които да бъдат погълнати от електроните, показало, че въпреки макроскопичното си колективно състояние, електроните в двойки на Купър имат дискретни, квантувани енергийни нива.

Нобеловата награда за физика за 2025 г. беше присъдена на трима изследователи за откриването на квантовата механика в изцяло нов мащаб – достатъчно голям, за да се побере в ръцете ни.

Джон Кларк от Калифорнийския университет в Бъркли, Мишел Х. Деворе от Йейлския университет и Калифорнийския университет в Санта Барбара, и Джон М. Мартинис от Калифорнийския университет в Санта Барбара получиха престижната награда „за откриването на макроскопично квантовомеханично тунелиране и квантуване на енергията в електрическа верига“.

Кларк, Деворе и Мартинис са провели експерименти, в които са успели да демонстрират квантовомеханично тунелиране и квантувани енергийни нива в електрическа верига, „достатъчно голяма, за да се побере в ръка“, според изявление, публикувано от Кралската шведска академия на науките.

Квантовото тунелиране позволява на частиците да преминават през привидно непреодолими бариери. Това е така, защото в квантовата физика частиците съществуват едновременно като вълни и частици; тези вълни представляват прогнозираните вероятности частицата да съществува в дадено пространство, отбелязва Live Science.

Преди откритието на изследователите квантовото тунелиране е било наблюдавано при единични частици, но физиците скоро започнали да се чудят дали множество частици могат да тунелират едновременно. Един от начините това да се постигне е чрез екстремно охлаждане на материалите, превръщайки ги в свръхпроводници, като се предизвиква свързването на електроните в така наречените „двойки на Купър“.

Двойките на Купър следват различни квантовомеханични правила от тези на единичните електрони. Вместо да се натрупват, за да образуват енергийни обвивки, те се държат като частици светлина, или фотони, безкраен брой от които могат да заемат една и съща точка в пространството по едно и също време. Ако в даден материал се създадат достатъчно такива двойки на Купър, те се превръщат в свръхфлуид, който тече без загуба на енергия от електрическо съпротивление.

За да направят своето откритие, изследователите поставят два свръхпроводника между тънка изолационна бариера, създавайки експериментална постановка, известна като „преход на Джоузефсън“. Работейки заедно в средата на 80-те години, учените изолирали своя преход на Джоузефсън от смущения, преди да подадат слаб електрически ток в него.

Първоначално напрежението във веригата било нулево, което показвало, че през бариерата не протича ток. Но след многократно повтаряне на експеримента, изследователите скоро открили, че в различни моменти се появява напрежение в апарата. Това показало, че електроните действително тунелират през системата, действайки като една голяма, макроскопична частица.

„Прекрасно е да можем да отпразнуваме начина, по който столетната квантова механика непрекъснато предлага нови изненади“, каза в изявлението Оле Ериксон, председател на Нобеловия комитет по физика. „Тя е и изключително полезна, тъй като квантовата механика е в основата на всички цифрови технологии".