Британецът Джон Кларк, французинът Мишел Деворе и американецът Джон Мартинис си поделят тазгодишната Нобелова награда за физика за експерименти, „разкрили квантовата физика в действие“, съобщи сайтът Nobelprize.org.
Кралската шведска академия на науките взе решение да присъди престижното отличие на тримата учени за „откриването на макроскопичното квантово-механично тунелиране и енергийното квантуване в електрическа верига“.
Експериментите върху чип на Джон Кларк, Мишел Деворе и Джон Мартинис показват квантовата физика в действие и дават отговор на един от основните въпроси във физиката — колко голяма може да бъде система, която демонстрира квантово-механични ефекти.
Квантовото тунелиране в мащаб, видим за човека
Тазгодишните лауреати провеждат експерименти с електрическа верига, в която демонстрират както квантово-механично тунелиране, така и квантувани енергийни нива в система, достатъчно голяма да се побере в ръка.
Квантовата механика позволява на частиците да преминават през бариери, използвайки процес, наречен тунелиране. Веднага щом бъдат замесени голям брой частици, тези ефекти обикновено изчезват. Експериментите на Кларк, Деворе и Мартинис обаче доказват, че квантово-механичните свойства могат да се проявяват и в макроскопичен мащаб.
Свръхпроводници и Джозефсонови преходи
През 1984 и 1985 г. тримата учени провеждат серия от експерименти с електрическа верига, изградена от свръхпроводими материали — компоненти, които могат да провеждат ток без електрическо съпротивление.
Във веригата свръхпроводимите компоненти са разделени от тънък слой непроводим материал — устройство, известно като Джозефсонов преход. Чрез внимателно измерване на свойствата на веригата учените успяват да контролират и изследват явленията, възникващи при протичането на ток.
Заредените частици, движещи се през свръхпроводника, образуват система, която се държи така, сякаш те са една-единствена частица, запълваща цялата верига.
Демонстрация на квантовото квантуване
Тази макроскопична система първоначално е в състояние, в което токът тече без напрежение — състояние, от което не може да „избяга“. В експеримента обаче системата показва своя квантов характер, преодолявайки тази бариера чрез тунелиране. Промененото ѝ състояние се открива чрез появата на напрежение.
Лауреатите успяват също така да демонстрират, че системата се държи по начина, предсказан от квантовата механика — тя е квантувана, което означава, че абсорбира или излъчва само определени количества енергия.
Значение за бъдещето на квантовите технологии
„Чудесно е да можем да празнуваме начина, по който вековната квантова механика продължава да ни предлага нови изненади. Това е и изключително полезно, тъй като квантовата механика е в основата на цялата цифрова технология“, казва председателят на Нобеловия комитет по физика Оле Ериксон.
Транзисторите в компютърните микрочипове са един от примерите за утвърдената квантова технология, която ни заобикаля. Тазгодишната Нобелова награда за физика открива възможности за разработване на следващото поколение квантова технология — включително квантова криптография, квантови компютри и квантови сензори.
