Нобелевская премия по физике в этом году была присуждена американским ученым Джону Кларку, Мишелю Девору и Джону Мартинису за открытие эффектов макроскопического квантового туннелирования и квантувания энергии в электрических цепях.
Об этом сообщает ProIT
Экспериментальное подтверждение квантового туннелирования в больших системах
Исследователи провели уникальные эксперименты с электрической цепью, в которых удалось зафиксировать значимые проявления квантово-механического туннелирования и большие энергетические уровни. Квантовая физика предоставляет возможность частицам преодолевать барьеры, которые, согласно классической физике, являются непреодолимыми. В большинстве случаев, когда в процессе участвует много частиц, квантовые эффекты становятся малозаметными. Однако нынешние лауреаты доказали, что даже в макроскопических масштабах эти свойства не исчезают.
«Эксперимент Кларка, Девора и Мартиниса подтвердил, что квантовые эффекты не исчезают на больших масштабах, если частицы находятся в едином квантовом состоянии».
От сверхпроводников до квантовых технологий
В серии экспериментов, проведенных в 1984-1985 годах, ученые использовали электронную схему с сверхпроводниками, разделенными тонким изоляционным слоем — так называемым эффектом Джозефсона. Это позволило им контролировать взаимодействие волновых функций двух сверхпроводников и наблюдать уникальные явления во время прохождения тока. Заряженные частицы, движущиеся через сверхпроводник, формировали единое квантовое состояние, которое охватывало всю схему.
Система могла сохраняться в этом состоянии, что позволяло току протекать без напряжения. Именно в этот момент фиксировались эффекты квантового туннелирования, которые вызывали кратковременные электрические импульсы. Во время подачи волн различной частоты на цепь ученые наблюдали переходы системы на более высокие энергетические уровни, что окончательно продемонстрировало квантовую природу явлений в макромасштабе.
Этот эксперимент стал первой в мире демонстрацией квантувания энергии в относительно большой системе, которую можно было буквально держать в руках. Исследование американских физиков подтвердило, что квантовые эффекты остаются значимыми даже в больших масштабах, если система находится в едином квантовом состоянии. Это открытие дало значительный толчок для развития квантовой криптографии, компьютеров и сенсоров нового поколения.
Для сравнения, в 2024 году Нобелевскую премию получили Джон Хопфилд и Джеффри Хинтон за фундаментальные разработки в области машинного обучения, а в 2023 году — Пьер Агостини, Ференц Крауш и Анн Л’Юлье за исследования взаимодействия лазерного света с атомами.
