Нобелівська премія з фізики 2025 року відзначила не лише винахідливість трьох американських учених, а й фундаментальний внесок, який їхня праця зробила у становлення технологій майбутнього.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Минуло майже сорок років відтоді, як вони вперше продемонстрували свої експерименти, однак створені ними квантові схеми досі залишаються ключовими у спробах науки перетворити квантову теорію на реальні пристрої, здатні змінити підходи до обробки та вимірювання інформації.
Премію отримали Джон Кларк з Каліфорнійського університету в Берклі, Мішель Деворе, пов’язаний з Єльським університетом і Каліфорнійським університетом у Санта-Барбарі, а також Джон Мартініс з того ж університету в Санта-Барбарі. Вони поділять між собою винагороду у розмірі $1,17 млн. Їхня спільна робота, вперше продемонстрована в середині 1980 років, показала, що дивну поведінку матерії на квантовому рівні можна зробити видимою й керованою у мініатюрних електронних схемах, достатньо компактних, щоб уміститися на долоні.
Під час оголошення лауреатів у Стокгольмі Шведська королівська академія наук підкреслила, що експерименти цих дослідників вивели квантову механіку з площини абстрактних теорій у сферу прикладної інженерії. Вони довели, що такі явища, як квантове тунелювання – процес, коли частинки долають енергетичні бар’єри, які, за класичною фізикою, мали б бути непрохідними, – можуть відбуватися у схемах, виготовлених із надпровідних матеріалів.
Надпровідники здатні проводити електричний струм без опору, якщо охолоджені до екстремально низьких температур. Це дає змогу електронам рухатися впорядковано й когерентно. Робота лауреатів довела, що базові принципи, які керують атомним світом, можуть бути застосовані у масштабних інженерних системах, тим самим поєднуючи класичну і квантову фізику.
В одному зі своїх найвідоміших експериментів 1984 року команда вивчала, як квантове тунелювання проявляється у надпровідному кільці, розділеному тонкими ізолюючими шарами, відомими як джозефсонівські переходи. Саме вони створюють квантово-механічний зв’язок між надпровідниками, дозволяючи надструму проникати крізь бар’єр, що за класичними законами мав би блокувати електричний потік. Це відкриття стало доказом того, що електричні схеми можна проєктувати так, щоб вони поводилися як квантові системи, здатні підтримувати крихкі квантові стани – суперпозицію та заплутаність, які є основою квантових обчислень.
«Ці результати довели, що загадкові властивості квантового світу можуть бути реалізовані в системах, які ми можемо буквально тримати у руках», – зазначив Нобелівський комітет. Голова комітету Олле Еріксон назвав цю роботу видатним прикладом багатовікової еволюції фізики, підкресливши, що «квантова механіка лежить в основі всіх сучасних цифрових технологій».
Експерименти трьох учених відкрили шлях до розвитку напряму, який нині відомий як надпровідна квантова технологія. Це динамічна галузь досліджень, спрямована на створення кубітів із інженерних електричних схем, що працюють за законами квантової фізики.
Вплив їхніх відкриттів і сьогодні залишається надзвичайно помітним у фізиці та технічних науках. Надпровідні схеми, подібні до тих, що досліджували Кларк, Деворе та Мартініс, лежать в основі сучасних спроб провідних наукових колективів і технологічних компаній побудувати справжні квантові комп’ютери.
Крім сфери обчислень, принципи, відкриті вченими, сприяли розвитку високоточної сенсорики та систем зв’язку. Квантові сенсори, що базуються на надпровідних елементах, нині розробляються для виявлення мінімальних магнітних полів, гравітаційних хвиль і навіть підземних структур. У той самий час квантові методи шифрування, які використовують нестабільність квантових станів, відкривають перспективи створення систем зв’язку, які неможливо перехопити без виявлення.
Під час телефонного включення зі Стокгольма після оголошення результатів Джон Кларк зізнався, що був «глибоко вражений» отриманою нагородою. «Я ніколи не уявляв, що наші дослідження можуть привести до Нобелівської премії», – сказав він із помітним хвилюванням.
Читайте також:
- MEGOGO оголосив переможців фестивалю українських AI-фільмів
- Простими словами про четвертий вимір: пояснює відомий фізик