Tegoroczna Nagroda Nobla z fizyki trafiła do trzech naukowców: Johna Clarke’a, Michela H. Devoreta i Johna M. Martinisa. Ich przełomowe eksperymenty pokazały, że zaskakujące właściwości mechaniki kwantowej mogą być obserwowane w systemach o rozmiarach makroskopowych - takich, które mieszczą się na powierzchni niewielkiego układu elektronicznego. Królewska Szwedzka Akademia Nauk ogłosiła, że wyróżnia ich za "przełomowe odkrycia dotyczące makroskopowego tunelowania kwantowego oraz kwantyzacji energii w obwodach elektrycznych".
Mechanika kwantowa opisuje świat w skali atomowej i subatomowej, gdzie rządzą prawa zupełnie odmienne od tych, które znamy z codzienności. W świecie kwantów cząstki mogą znajdować się w kilku stanach jednocześnie, a ich zachowanie często wydaje się sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem. Przykładem jest właśnie zjawisko tunelowania kwantowego, w którym cząstka potrafi "przeskoczyć" przez barierę energetyczną, mimo że - według klasycznych praw fizyki - nie powinno to być możliwe.
Do tej pory takie efekty obserwowano wyłącznie w mikroskali, na poziomie pojedynczych cząstek. Jednak zespół Clarke’a, Devoreta i Martinisa udowodnił, że kwantowe osobliwości mogą pojawiać się także w systemach składających się z miliardów cząstek - i to w urządzeniach, które można wziąć do ręki.
BREAKING NEWSThe Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the 2025 #NobelPrize in Physics to John Clarke, Michel H. Devoret and John M. Martinis for the discovery of macroscopic quantum mechanical tunnelling and energy quantisation in an electric circuit." pic.twitter.com/XkDUKWbHpz
NobelPrizeOctober 7, 2025
W latach 80. na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley powstał zespół, który postawił sobie za cel zbadanie, czy zjawiska kwantowe mogą manifestować się w większej skali. John Clarke, profesor i specjalista od nadprzewodnictwa, zaprosił do współpracy Michela Devoreta, młodego naukowca z Paryża, oraz doktoranta Johna Martinisa. Ich narzędziem stał się układ zbudowany z dwóch nadprzewodników, oddzielonych cienką warstwą izolatora - tzw. złącze Josephsona.
Nadprzewodniki to materiały, w których prąd może płynąć bez żadnego oporu. Elektrony w takich warunkach łączą się w tzw. pary Coopera, które zachowują się jak jedna, zsynchronizowana całość. To właśnie te pary stały się przedmiotem eksperymentu. Naukowcy wykazali, że cały układ - złożony z miliardów par Coopera - może zachowywać się jak pojedyncza cząstka kwantowa, a jego stan opisywany jest wspólną funkcją falową.
When you throw a ball at a wall, you can be sure it will bounce back at you.You would be extremely surprised if the ball suddenly appeared on the other side of the wall. In quantum mechanics this type of phenomenon is called tunnelling and is exactly the type of phenomenon that... pic.twitter.com/dRBTzdS59C
NobelPrizeOctober 7, 2025
W naszym makroskopowym świecie, gdy wyobrazimy sobie piłkę odbijającą się od ściany, nie ma szans, by nagle znalazła się po drugiej stronie przeszkody. Tymczasem w świecie kwantów cząstka może "przetunelować" przez barierę i pojawić się tam, gdzie nie powinna. Eksperyment laureatów Nobla pokazał, że podobne zjawisko może zajść w układzie makroskopowym: cały prąd nadprzewodzący "przeskakuje" z jednego stanu do drugiego, generując mierzalne napięcie. Co więcej, system ten nie pochłania i nie emituje energii w sposób ciągły, lecz w ściśle określonych porcjach - kwantach, zgodnie z przewidywaniami mechaniki kwantowej.
Odkrycia Clarke’a, Devoreta i Martinisa mają ogromne znaczenie zarówno dla zrozumienia podstaw fizyki, jak i dla rozwoju nowych technologii. Rzeczywiście, otaczają nas już urządzenia, które nie mogłyby istnieć bez kwantowych zjawisk - wystarczy wspomnieć o tranzystorach w mikroprocesorach komputerowych. Jednak tegoroczne odkrycia otwierają drzwi do kolejnej generacji technologii: komputerów kwantowych, kwantowej kryptografii czy zaawansowanych czujników kwantowych. To właśnie dzięki takim badaniom możemy spodziewać się rewolucji w dziedzinie przetwarzania informacji, bezpieczeństwa danych czy precyzyjnych pomiarów.