Нобелівська премія з фізики присуджена за відкриття квантового «транзистора»

Квантові явища відбуваються на масштабах, де майже немає нічого, що можна було б «пощупати» — не можна, наприклад, просто взяти в руки квантовий транзистор як елемент схеми квантового комп'ютера. Однак одного разу це все-таки вдалося. Близько сорока років тому група фізиків провела експеримент, що довів можливість спостерігати квантові ефекти на макрорівні. Це відкриття заклало основу тих квантових платформ, які існують сьогодні.

Джерело зображень: Nobel Prize organisation

За ту роботу, виконану Джоном Кларком (John Clarke), Мішелем Х. Деворе (Michel H. Devoret) та Джоном М. Мартинисом (John M. Martinis) у 1984–1985 роках, Нобелівський комітет присудив цим ученим Нобелівську премію з фізики за 2025 рік.

«Головне питання фізики — який максимальний розмір системи, яка може демонструвати квантово-механічні ефекти. Лауреати Нобелівської премії цього року провели експерименти з електричною схемою, під час яких вони спостерігали квантове тунелювання та квантовані рівні енергії в системі, достатньо великій, щоб її можна було тримати в руці», — йдеться в прес-релізі організації.

Закони квантової механіки дозволяють частці проходити крізь енергетичний бар'єр — явище, відоме як тунелювання. Воно відбувається через ймовірнісну природу квантових процесів: з певною ймовірністю частка опиняється за межами потенційної ями, хоча класична фізика забороняла б їй це зробити. На макроскопічному рівні такі процеси лежать в основі, наприклад, світіння Сонця або тепловиділення в радіоактивних матеріалах. Але відтворити подібне в лабораторії довгий час було вкрай складно — а адже це необхідно для створення квантових датчиків, транзисторів та інших елементів майбутніх технологій.

У 1984–1985 роках Кларк, Деворе та Мартинис провели серію експериментів з електронною схемою з надпровідників — матеріалів, які проводять струм без опору. Ці компоненти були розділені тонким шаром ізолятора, утворюючи джозефсонівський перехід.

Після вдосконалення конструкції та точних вимірювань усіх її властивостей дослідники змогли керувати процесами в системі та спостерігати квантові ефекти під час проходження струму. Уся схема поводилася як єдина «частка», яку можна було буквально тримати в руці, — і при цьому вона демонструвала квантове тунелювання та дискретні рівні енергії, повністю відповідні теорії квантової механіки.

«Транзистори в сучасних мікрочипах — лише один з прикладів квантових технологій, які нас уже оточують. Нобелівська премія з фізики цього року відкриває шлях до наступного покоління квантових рішень — від квантової криптографії до квантових комп'ютерів і датчиків», — підсумовує комітет.

3dnews

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки