3 мин. чтения
Шведская королевская академия наук присудила Нобелевскую премию по физике 2025 года Джону Кларку, Мишелю Х. Деворе и Джону М. Мартинису “за открытие макроскопического квантово-механического туннелирования и квантования энергии в электрической цепи”. Как передает “Арменпресс”, об этом сообщила Нобелевская комиссия.
Согласно сообщению, одним из важнейших вопросов физики является максимальный размер системы, способной демонстрировать квантово-механические эффекты. Лауреаты премии по физике 2025 года провели эксперименты с электрической цепью, продемонстрировав как квантово-механическое туннелирование, так и квантованные уровни энергии в системе размером с ладонь.
Квантовая механика позволяет частице проходить сквозь барьер благодаря явлению, называемому туннелированием. При большом числе частиц квантово-механические эффекты обычно становятся пренебрежимо малыми. Эксперименты лауреатов показали, что квантово-механические свойства можно конкретизировать в макроскопическом масштабе.
В 1984 и 1985 годах Джон Кларк, Мишель Х. Деворе и Джон М. Мартинис провели серию экспериментов с использованием электронной цепи, изготовленной из сверхпроводников. В цепи сверхпроводящие компоненты были разделены тонким изолирующим слоем, известным как джозефсоновский переход. Уточняя и измеряя все различные свойства своей цепи, они смогли контролировать и изучать явления, возникающие при пропускании через них тока. Заряженные частицы, движущиеся через сверхпроводник, вместе образовывали систему, которая вела себя так, как если бы она была единой частицей, заполняющей весь контур.
Эта макроскопическая система, подобная частице, изначально находилась в состоянии, в котором ток протекал без напряжения. Система была заперта в этом состоянии, как будто за барьером, который она не могла преодолеть. В ходе эксперимента система продемонстрировала свою квантовую природу, успешно выйдя из состояния нулевого напряжения посредством туннелирования. Изменение состояния системы обнаруживается по появлению напряжения.
Лауреатам также удалось показать, что система ведёт себя так, как предсказывает квантовая механика: она оквантована, то есть поглощает или испускает лишь определённое количество энергии.
Транзисторы в компьютерных микрочипах — пример квантовых технологий, которые нас окружают. Согласно сообщению, Нобелевская премия по физике этого года открыла возможности для разработки следующего поколения квантовых технологий, включая квантовую криптографию, квантовые компьютеры и квантовые датчики.