Američania získali Nobelovu cenu za fyziku za objav kvantového tunelovania

ŠTOKHOLM / Nobelovu cenu za fyziku za rok 2025 získali spoločne John Clarke, Michel Devoret a John Martinis, všetci pôsobiaci na Kalifornskej univerzite v USA. Cenu dostali za „za objav makroskopického kvantovo-mechanického tunelovania a kvantizácie energie v elektrickom obvode“. Oznámil to v utorok krátko pred poludním generálny tajomník švédskej Kráľovskej akadémie vied Hans Ellegren, informuje TASR.

 Na základe výskumu týchto vedcov bude možné vyvíjať novú generáciu kvantových technológií vrátane kvantovej kryptografie, kvantových počítačov a kvantových senzorov. Ako vysvetlila Kráľovská akadémia vied, tohtoroční laureáti Nobelovej ceny vykonali experimenty s elektrickým obvodom, pričom demonštrovali kvantovo-mechanické tunelovanie aj kvantované energetické hladiny v systéme veľkosti, ktorý možno držať v dlani.

Kvantová mechanika menom tunelovanie

Kvantová mechanika umožňuje častici pohybovať sa cez bariéru pomocou procesu nazývaného tunelovanie. Keď je však častíc veľa, kvantovo-mechanické efekty sa stávajú zanedbateľnými. Laureátom sa však podarilo kvantovo-mechanické vlastnosti ukázať aj v spomínanom makroskopickom meradle. V rokoch 1984 a 1985 Brit John Clarke, Francúz Michel H. Devoret a Američan John M. Martinis, všetci pôsobiaci na Kalifornskej univerzite v Santa Barbare, vykonali sériu experimentov s elektronickým obvodom postaveným zo supravodičov - teda komponentov, ktoré dokážu viesť prúd bez elektrického odporu.

V obvode boli supravodivé komponenty oddelené tenkou vrstvou nevodivého materiálu, čo je zariadenie známe ako Josephsonov spoj. Zdokonaľovaním a meraním rôznych vlastností tohto obvodu dokázali skúmať javy, ktoré vznikali, keď ním prechádzal prúd. Nabité častice pohybujúce sa cez supravodič spoločne tvorili systém, ktorý sa správal, akoby šlo o jedinú časticu, ktorá vyplnila celý obvod.

Tento makroskopický systém je spočiatku v nemennom stave, v ktorom tadiaľ prúd preteká bez akéhokoľvek napätia. V experimente však systém ukázal svoj kvantový charakter tým, že sa mu podarilo dostať sa zo stavu nulového napätia prostredníctvom takzvaného tunelovania. Tento systém sa správal spôsobom predpovedaným kvantovou mechanikou – bol kvantovaný, čo znamená, že absorboval alebo vyžaroval iba určité množstvo energie. "Je úžasné sledovať, ako už sto rokov stará kvantová mechanika dokáže stále ponúknuť nové prekvapenia. Je to aj nesmierne užitočné, pretože kvantová mechanika je základom všetkých digitálnych technológií," povedal predseda Nobelovho výboru pre fyziku Olle Eriksson.