Ovogodišnja Nobelova nagrada za fiziku dodijeljena je Johnu Clarkeu, Michelu H. Devoretu i Johnu M. Martinisu za njihova pionirska otkrića koja su pokazala da se kvantni fenomeni mogu javljati i u elektroničkim sustavima vidljivim golim okom. Njihovi radovi dokazali su da zakoni kvantne mehanike vrijede i na makroskopskoj razini, čime je srušena granica između mikrosvijeta i svijeta svakodnevne fizike.
Otkrivanje kvantnog ponašanja velikih sustava
Početkom 1980-ih, trojica znanstvenika izvela su ključne eksperimente sa superprovodnim elektroničkim krugovima koji su sadržavali tzv. Josephsonove spojeve – tanke izolacijske slojeve između dvaju supervodiča. U tim sustavima elektroni su pokazali sposobnost „tuneliranja“ kroz energetsku barijeru, fenomen poznat kao kvantno tuneliranje, što je do tada bilo opaženo samo u atomskim i subatomskim česticama.
Njihovi eksperimenti također su potvrdili da se energija u takvim sustavima može emitirati ili apsorbirati samo u diskretnim jedinicama – kvantima energije. To je bio izravan dokaz da se kvantna svojstva mogu manifestirati i u sustavima sastavljenima od milijardi čestica, a ne samo na razini pojedinačnih atoma.
Temelj budućih tehnologija
Ova otkrića postavila su temelje za razvoj cijelog područja kvantne tehnologije, uključujući kvantna računala, kvantnu kriptografiju i precizne kvantne senzore. U praksi to znači da uređaji koji se temelje na kvantnim principima mogu obrađivati informacije na potpuno nove načine – brže, učinkovitije i sigurnije od klasičnih elektroničkih sustava.
Njihovi radovi dokazali su da kolektivno ponašanje velikog broja elektrona u supervodiču može djelovati kao jedinstveni kvantni sustav. To otvara vrata stvaranju stabilnijih kvantnih bitova – tzv. kubita – koji su temelj kvantnog računarstva.
Laureati i njihovi doprinosi
- John Clarke (Sveučilište Kalifornije) poznat je po razvoju visokoosjetljivih detektora magnetskog polja temeljenih na superprovodnim kvantnim interferencijskim uređajima (SQUID).
- Michel H. Devoret (Sveučilište Yale i Sveučilište Kalifornije) pionir je u istraživanjima kvantnih krugova i jedan od ključnih teoretičara suvremenog kvantnog računarstva.
- John M. Martinis (Sveučilište Kalifornije) zaslužan je za razvoj eksperimentalnih kvantnih procesora, uključujući i onih koji su korišteni u Googleovom programu kvantne nadmoći.
Nagrada, vrijedna 11 milijuna švedskih kruna, dijeli se ravnopravno među trojicom laureata.
Kvantna mehanika kao temelj budućnosti
Nobelov odbor naglasio je da ovo priznanje pokazuje kako kvantna mehanika, iako stara više od stoljeća, i dalje donosi nova otkrića i praktične primjene. Otkrića Clarkea, Devoreta i Martinisa dokaz su da su granice između „klasične“ i „kvantne“ fizike mnogo tanje nego što se nekad mislilo.
„Kvantna mehanika nije samo teorija o svijetu atoma – to je temelj tehnologije kojom upravljamo svijet danas“, poručio je Nobelov odbor u obrazloženju nagrade.
Njihov rad ne samo da proširuje razumijevanje prirode, nego i postavlja znanstvene temelje za tehnologije koje će oblikovati sljedeće desetljeće – od ultrabrzih računala do kvantnih mreža budućnosti.
