Premiul Nobel pentru Fizică a fost acordat cercetătorilor John Clarke, Michel H. Devoret și John M. Martinis pentru crearea unui sistem electric care a demonstrat, în urmă cu circa 40 de ani, că proprietățile mecanicii cuantice – mișcarea particulelor la scară atomică – pot fi observate și măsurate chiar în obiecte vizibile, din viața de zi cu zi.

„Mecanica cuantică permite unei particule să se deplaseze drept printr-o barieră, folosind un proces numit tunelare cuantică. De îndată ce este implicat un număr mare de particule, efectele mecanicii cuantice devin de obicei nesemnificative. Experimentele laureaților au demonstrat că proprietățile mecanicii cuantice pot fi concretizate la scară macroscopică”, a transmis Adunarea Nobel.

Între 1984 și 1985, Clarke, Devoret și Martinis au realizat o serie de experimente folosind un circuit electronic bazat pe supraconductori, materiale capabile să conducă curentul fără rezistență sau pierderi de energie. Acest circuit a fost construit pe un cip, iar componentele supraconductoare erau separate printr-un strat subțire de material neconductor, configurare cunoscută sub numele de joncțiune Josephson.

Prin măsurarea și controlul precis al tuturor proprietăților circuitului, cercetătorii au putut studia fenomenele care apar atunci când prin circuit trece curent electric. În acest sistem, particulele încărcate din supraconductor se comportă colectiv ca o singură particulă cuantică, ocupând întregul circuit. Sistemul poate transporta curent chiar și fără o tensiune aplicată, rămânând blocat într-o stare stabilă din cauza unei bariere energetice. Totuși, datorită efectelor cuantice, poate „scăpa” din această stare – un proces imposibil în fizica clasică, similar cu trecerea unei bile printr-un perete fără a-l sparge. Acest fenomen se numește tunelare cuantică.

Până la aceste experimente, oamenii de știință credeau că efectele cuantice se manifestă doar la scară microscopică, în atomi sau particule subatomice. Clarke, Devoret și Martinis au arătat însă că aceleași legi se aplică și sistemelor suficient de mari pentru a putea fi manipulate fizic.

„Este minunat să putem celebra modul în care mecanica cuantică, veche de un secol, oferă în permanență noi surprize. Este, de asemenea, extrem de util, deoarece mecanica cuantică este fundamentul întregii tehnologii digitale”, a transmis Olle Eriksson, președintele Comitetului Nobel pentru Fizică.