Nobelovu nagrada za fiziku za 2025. godinu, za otkriće makroskopskog kvantno-mehaničkog tunelovanja i kvantizacije energije u električnom kolu, Kraljevska švedska akademija nauka dodelila je:

Džonu Klarku, Univerzitet Kalifornije, Berkli, SAD

Mišelu H. Devoretu, Univerzitet Jejl, Nju Hejven, Konektikat I Univerzitet Kalifornije, Santa Barbara, SAD

Džonu M. Martinisu, Univerzitet Kalifornije, Santa Barbara, SAD

Glavno pitanje u fizici je koja je maksimalna veličina sistema koji može da demonstrira kvantno-mehaničke efekte. Ovogodišnji dobitnici Nobelove nagrade su u eksperimentu sa električnim kolom demonstrirali kvantno-mehaničko tunelovanje i kvantizovane nivoe energije u sistemu dovoljno velikom da se može držati u ruci.

Kada bacimo loptu na zid znamo da će se ona odbiti nazad. Ali lopta može da se pojavi i sa druge strane zida. U kvantnoj mehanici ova vrsta fenomena se naziva tunelovanje i može da se dešava samo sa telima određenih dimenzija.

Kvantna mehanika omogućava čestici da se u procesu tunelovanja kreće pravo kroz barijeru. Ako je uključen veliki broj čestica, kvantno-mehanički efekti obično postaju beznačajni. Eksperimenti laureata su pokazali da se kvantno-mehanička svojstva mogu konkretizovati na makroskopskoj skali.

Džon Klark, Mišel H. Devore i Džon M. Martinis su 1984/'85. godine sproveli seriju eksperimenata sa elektronskim kolom sa superprovodnikom, komponenti koja provodi struju bez električnog otpora. Superprovodne komponente su u kolu bile odvojene tankim slojem izolatora. Usavršavanjem i merenjem svih različitih svojstava kola su kontrolisali i istraživali fenomene koji su nastajali kada su kroz njega propuštali struju. Naelektrisane čestice koje su se zajedno kretale kroz superprovodnik činile su sistem koji se ponašao kao da su jedna čestica koja ispunjava celo kolo.

Ovaj makroskopski sistem sličan česticama je u početku u stanju u kojem struja teče bez napona. Sistem je zarobljen u ovom stanju, kao da je iza barijere koju ne može da pređe. U eksperimentu sistem pokazuje svoj kvantni karakter uspevajući da tunelovanjem pobegne iz stanja nultog napona. Promenjeno stanje sistema se detektuje pojavom napona.

Laureati su pokazali da se sistem ponaša na način koji predviđa kvantna mehanika – kvantizovan je, što znači da apsorbuje ili emituje samo određene količine energije.

Tranzistori u računarskim mikročipovima su jedan primer uspostavljene kvantne tehnologije koja nas okružuje. Ovogodišnja Nobelova nagrada za fiziku pružila je mogućnosti za razvoj sledeće generacije kvantne tehnologije, uključujući kvantnu kriptografiju, kvantne računare i kvantne senzore.

 IZVOR

SVE JE FIZIKA Miša Bracić