Нобелевскую премию по физике присудили за макроскопическое квантовое туннелирование и квантование энергии в электрических цепях. Лауреатами стали Джон Кларк, Мишель Деворе и Джон Мартинис

Лауреатами Нобелевской премии по физике в 2025 году стали Джон Кларк (John Clarke), Мишель Деворе (Michel H. Devoret) и Джон Мартинис (John M. Martinis). Премию присудили за фундаментальные открытия в области квантовой механики, связанные с макроскопическим туннелированием в системах. Следить за объявлением победителей можно на сайте Нобелевского комитета.

В 1962-м году Брайан Джозефсон предсказал квантовое туннелирование в системе, состоящей из сверхпроводника, диэлектрика и снова сверхпроводника, а спустя год этот эффект проверили экспериментально. Суть такого эффекта в том, что ток протекает между двумя сверхпроводящими слоями, несмотря на препятствие в виде диэлектрика. Однако долгое время подобный феномен физики наблюдали лишь в микроскопических системах.

Джон Кларк, Мишель Деворе и Джон Мартинис из Калифорнийского университета экспериментально продемонстрировали подобный эффект в макроскопической системе, то есть в объекте, размеры которого вполне доступны невооруженному человеческому глазу. Помимо этого, ученые обнаружили эффект квантования энергии в исследуемом объекте.

В своем эксперименте исследователи воспользовались фильтрами микроволновых частот из медного порошка, которые охладили в криостате, чтобы избавиться от тепловых помех. Помимо этого, авторы работы настроили линию управления для резонансной активации джозефсоновского перехода, что позволило определить каждый параметр системы (ток, сопротивление и частоту) независимо друг от друга. Это позволило физикам пронаблюдать в системе туннелирование из первого, второго и третьего возбужденных состояний, подобно тому, как если бы это была отдельная квантовая частица. Другими словами, система относительно большого размера, которую можно потрогать руками, повела себя подобное квантовомеханическому объекту.

Такой результат открыл новую эру для прецизионных измерительных приборов, а также сверхпроводящих квантовых вычислительных устройств. При этом физики из США показали, насколько условной может быть граница между квантовой и классической физикой не только в наблюдении эффектов, но и в непосредственном управлении квантовыми системами.

В 2024 году Нобелевскую премию по физике вручили за фундаментальные открытия, позволившие обучать нейронные сети.

Источник