Нобелевская премия по физике для Джона Кларка, Мишеля Деворета и Джона Мартиниса за выявление квантовой физики в действии | Наука

Шведская академия наук присудила приз Нобелевская премия по физике 2025 г. Джону Кларку, Мишелю Х. Деворете и Джону М. Мартинису «Для обнаружения макроскопического квантового туннелирования и квантования энергии в электрической цепи». В более простых терминах победители пытались ответить на один из больших вопросов в физике: каков максимальный размер системы, способной показывать квантовые эффекты. Найдите, где ограничение, где применяются правила микроскопического мира, и те, которые управляют видимым миром, с которым мы привыкли к взаимодействию, начинается.

Обычно, квантовые эффектыЭти странности субатомного мира, такие как тот факт, что частица может находиться в двух местах одновременно или проходить через свинцовые стены, наблюдаются только в крошечных масштабах, а атомов, электронов или фотонов. Однако, когда частицы накапливаются и образуют более крупные системы, такие как люди или таблицы, эти эффекты исчезают. Известно, что никто не может быть в двух местах одновременно, и ручка никогда не видела, что она упала на стол и проходит через него.

Достоинства нобелевских победителей состоит в том, чтобы продемонстрировать, что, используя соответствующую технологию, можно увидеть и контролировать квантовые явления в видимом объекте.

Между 1984 и 1985 годами, Кларк, Деворет и Мартини провели эксперименты С электрической схемой, в которой они продемонстрировали существование квантового туннелирования и квантовых уровней энергии в системе, достаточно большой, чтобы удерживать в вашей руке. Чтобы достичь подвига объединения этих двух, казалось бы, изолированных миров, ученые построили небольшую электрическую цепь, изготовленную из сверхпроводящих материалов, способных проводить электричество без сопротивления при очень низких температурах. В этой схеме они отделили две сверхпроводящие части с очень тонким слоем изоляционного материала, устройство, широко используемое в квантовых исследованиях.

Когда они позволяют току пройти через цепь, они точно измеряли то, что происходило, и обнаружили что -то необычное: набор всех электрических зарядов, движущихся в сверхпроводнике, вел себя так, как будто они были единственной гигантской частицей, которая занимала всю схему и может делать неожиданные вещи.

Макроскопическая частица находилась в стабильном состоянии, в котором ток протекал без создания напряжения, попавшего за стенку энергии. Но, в отличие от того, что говорит нам наш опыт с стенами, эксперимент показал, что частица может пересечь этот барьер, перейдя в новое состояние напряжения и что она сделала это без получения достаточного количества энергии, чтобы перепрыгнуть через него. Это поведение такое же, как у микроскопических квантовых частиц, которые могут проходить через барьеры через так называемые квантовые туннелирование. В этом случае этот эффект туннеля наблюдался впервые в видимом объекте.

Кроме того, из -за измерения энергии частицы они подтвердили, что она не может иметь никакой ценности, как обычно, с объектами в нашем макроскопическом мире, но, скорее, имели определенные значения, что -то типичное для квантового поведения.

Нобелевский комитет подчеркнул, что этот вывод объединяет квантовый мир с макроскопическим миром и открывает двери для новых технологий, таких как квантовые вычисления, квантовая криптография и квантовые датчики. Кларк Он связан с Калифорнийским университетом в Беркли, и Поглощать у Мартинис к Калифорнии в Санта -Барбаре.

Работа приземлений еще не изменила мир, но она может быть близка к нему. Мартинис, младший из победителей, которые, когда они провели свои эксперименты в 80-х годах, был двадцатью с чем-то, кто еще не получил докторскую степень, опубликованную в 2019 году статья в Природа в каком квантовом превосходстве было объявлено. Эта концепция относится к способности квантового компьютера решать за считанные минуты проблему, которая займет обычный компьютер миллионы лет. Работа, финансируемая Google, была лишь доказательством концепции, потому что на данный момент работа этого типа компьютера вносит ошибки, которые делают его результаты ненадежными. В то время мартинис дал интервью El País в котором он заверил, что «квантовые вычисления, которые мы делаем сейчас, казались бы нам абсолютно нереальными для нас много лет назад».

Мартинис позже покинул Google и в последующие годы компании представил чипы способен исправлять ошибки в режиме реального времени и исправлять их. Некоторый Эксперты рассчитывают Эти надежные квантовые компьютеры могут быть реальностью в следующем десятилетии.

Вскоре после того, как узнал о решении о награждении, Джон Кларк выразил удивление в новостях. «Я полностью ошеломлен, мне никогда не приходило в голову, что [aquel trabajo de hace cuatro décadas] «Это была бы основа Нобелевской премии».

Хуан Игнасио Цирак, директор Теоретического отделения Института квантовой оптики в Гарчинге (Германия) и одного из ученых, которые были в бассейне Нобелевской премии этого года, считает, что это «очень заслуженная» награда. «Его эксперименты имели решающее значение для достижений в области сверхпроводящих технологий, которые сегодня используются во многих областях, особенно на квантовых компьютерах», – сказал он в научной медиа -центре Испании.

В прошлом году Академия наградила приз Джон Хопфилд Y Джеффри ХинтонВ родители искусственного интеллекта, «для фундаментальных открытий и изобретений, которые обеспечивают машинное обучение с искусственными нейронными сетями». Оба ученых были признаны за их вклад в машинное обучение и текущую революцию искусственного интеллекта.

В 2023 году академия признала французы Энн Л’улье и Пьер Агостини и Аль Ханнгаро Ференк КраушПионеры Attosecond Physics, для создания новых инструментов для изучения мира электронов внутри атомов. Нобелевская премия по физике уже была присуждена 118 раз.

Среди имен, которые были услышаны в бассейнах, как то, что было сделано Клариват Они включают американского Дэвида Дивицензи и швейцарского Даниэля Потеря. В статье 1998 года они заложили теоретические основы для построения квантового компьютера, описывая, как электрон Spin, фундаментальная характеристика этих частиц, таких как масса, может быть использована для создания квантовых битов, с которыми можно кодировать информацию в том, что будет компьютерами будущего. В этой же области был также Питер Шор из Массачусетского технологического института, Дэвид Дойч, из Оксфорда или испанского Хуан Игнасио ЦиракИз Института квантовой оптики Макса Планка.