Nagroda Nobla z fizyki 2025: odkrycia kwantowe zmieniają elektronikę i komputery kwantowe

W tym roku Nagrodę Nobla z fizyki przyznano trzem naukowcom pracującym na uczelniach amerykańskich – Johnowi Clarke’owi, Michelowi H. Devoretowi i Johnowi M. Martinisowi – za pionierskie badania w dziedzinie mechaniki kwantowej. Wyróżnienie dotyczy odkrycia makroskopowego kwantowego tunelowania mechanicznego oraz kwantyzacji energii w obwodach elektrycznych, które po latach znalazło zastosowanie w rozwijającej się dziedzinie informacji kwantowej. Choć same badania powstały w latach 80. XX wieku, dzisiejsze technologie kwantowe wykorzystują opisane zjawiska, co zdaniem prof. Jerzego Łuczki z Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach mogło być impulsem do przyznania Nagrody Nobla.

Podstawą badań noblistów było zastosowanie w obwodach elektronicznych tzw. złącza Josephsona, które składa się z dwóch nadprzewodników rozdzielonych cienkim izolatorem. Klasyczna fizyka wskazywałaby, że ładunki elektryczne nie mogą przechodzić przez taki izolator, jednak uwzględniając efekty kwantowe, możliwe jest zjawisko tunelowania, w którym elektrony, tworzące pary Coopera, przechodzą przez barierę energetyczną, nie mając fizycznego „tunelu”. Eksperymenty noblistów wykazały, że w takim układzie można obserwować kwantowanie energii, a połączenie z klasycznym obwodem elektronicznym umożliwiało badanie tych zjawisk w praktyce. Zastosowanie złącza Josephsona w pierścieniach kwantowych pozwala na stworzenie kubitów – podstawowych jednostek informacji kwantowej, które mogą przyjmować dwa stany. To z kolei stanowi fundament dla komputerów kwantowych, które obecnie są rozwijane w różnych konfiguracjach i technologiach.

Nagroda Nobla z fizyki w dziedzinie mechaniki kwantowej podkreśla znaczenie badań fundamentalnych i ich długofalowych zastosowań technologicznych. Choć mechanika kwantowa rozwija się od ponad 125 lat, każdy nowy eksperyment wciąż dostarcza zaskakujących obserwacji i otwiera nowe perspektywy dla nauki i przemysłu kwantowego. Zjawisko makroskopowego tunelowania kwantowego i kwantyzacja energii w obwodach elektrycznych stanowią dziś nie tylko sukces naukowy, ale także fundament innowacji w obszarze komputerów kwantowych i informacji kwantowej.

Najczęściej zadawane pytania

Co było powodem przyznania Nagrody Nobla z fizyki w 2025 roku?
Nagroda została przyznana za odkrycie makroskopowego kwantowego tunelowania mechanicznego oraz kwantyzacji energii w obwodach elektrycznych, co znalazło zastosowanie w informacji kwantowej i technologii komputerów kwantowych.

Kim są laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki?
Tegorocznymi laureatami są John Clarke, Michel H. Devoret i John M. Martinis, naukowcy związani z uczelniami w Stanach Zjednoczonych, którzy przeprowadzili pionierskie badania nad zjawiskami kwantowymi w obwodach elektrycznych.

Czym jest złącze Josephsona i dlaczego jest ważne?
Złącze Josephsona składa się z dwóch nadprzewodników oddzielonych cienkim izolatorem, w którym dzięki zjawiskom kwantowym może zachodzić tunelowanie elektronów. Złącza te umożliwiają obserwację kwantyzacji energii i tworzenie kubitów do zastosowań w komputerach kwantowych.

Co to jest kubit i jak działa w komputerach kwantowych?
Kubit to podstawowa jednostka informacji kwantowej, która może przyjmować dwa stany, np. „prąd w lewo” lub „prąd w prawo”. Kubity są fundamentem komputerów kwantowych, umożliwiając równoległe przetwarzanie informacji w sposób niemożliwy dla klasycznych bitów.

Dlaczego odkrycia z lat 80. XX wieku są nagradzane dziś?
Choć badania powstały ponad 40 lat temu, ich współczesne zastosowania w informacji kwantowej i komputerach kwantowych pokazują ich znaczenie praktyczne i wpływ na rozwój technologii kwantowych.

Nagroda Nobla 2025 w dziedzinie medycyny: odkrycie, które zmienia rozumienie immunoregulacji

Nagroda Nobla w dziedzinie medycyny 2025 – odkrycia istotne także dla onkologii

^{Źródło: Nauka w Polsce}