Нобелевская неделя 2025 продолжается в Стокгольме. С 6 по 13 октября называют лауреатов престижной премии этого года. По традиции первыми объявили обладателей Нобелевской премии по медицине.
Вторыми назвали лауреатов Нобелевской премии по физике. В этом году отметили прорыв в понимании того, как квантовые эффекты могут проявляться не только в мире элементарных частиц, но и в системах, видимых невооруженным глазом.
Обладателями премии стали Джон Кларк — доктор философии, профессор Калифорнийского университета в Беркли, Мишель Х. Деворе — доктор философии, профессор Йельского и Калифорнийского университета и Джон М. Мартинис — доктор философии, профессор Калифорнийского университета. Они провели серию экспериментов со сверхпроводящей электрической цепью, которые впервые продемонстрировали квантово-механическое туннелирование и квантованные энергетические уровни в системе, достаточно большой, чтобы ее можно было держать в руке, говорится в заявлении Нобелевского комитета.
Квантовая механика описывает явления, происходящие на уровне мельчайших частиц — электронов, атомов и молекул. Одним из таких явлений является туннелирование — когда частица проходит через барьер, который в классической физике должен быть непроходимым. Именно этот эффект, ранее известный только в микромире, удалось наблюдать в макроскопической системе, состоящей из миллиардов куперовских пар — связанных электронов, которые движутся без сопротивления в сверхпроводнике.
Как сообщили в пресс-релизе Нобелевского комитета, в 1984-1985 годах команда Кларка в Калифорнийском университете в Беркли создала сверхпроводящий круг с эффектом Джозефсона — тонким изоляционным слоем между двумя сверхпроводниками. Этот контакт, названный в честь физика Брайана Джозефсона, лауреата Нобелевской премии 1973 года, позволил контролировать взаимодействие волновых функций двух сверхпроводников.
Во время эксперимента система находилась в состоянии, когда через нее протекал ток без какого-либо напряжения — то есть без потерь энергии. Однако исследователи зафиксировали моменты, когда система «туннелировала» из этого стабильного состояния, создавая кратковременное напряжение. Это стало первым прямым подтверждением макроскопического квантового туннелирования.
Кроме того, ученые обнаружили, что система поглощает и излучает энергию только дискретными порциями — квантами, как и предполагает теория квантовой механики. Когда они подавали на круг микроволны разной частоты, некоторые из них вызывали переход системы на более высокий энергетический уровень. Это продемонстрировало квантование энергии в системе, которую можно буквально держать в руке.
Эксперимент Кларка, Деворе и Мартиниса подтвердил, что квантовые эффекты не исчезают в больших масштабах, если частицы находятся в едином квантовом состоянии. Именно этот результат станет основой для дальнейшего развития квантовых вычислений, квантовой криптографии и сенсоров нового поколения.
"Столетняя квантовая механика не перестает удивлять. Ее фундаментальные принципы сегодня лежат в основе цифровых технологий", — заключает Олле Эрикссон, председатель Нобелевского комитета по физике.
Премия 2025 года в размере 11 миллионов шведских крон (609,6 тысяч долларов США). Ее поровну разделят между тремя лауреатами.
В прошлом году премию по физике получили Джон Дж. Хопфилд и Джеффри Э. Хинтон с формулировкой "за основные открытия и изобретения, которые позволяют осуществлять машинное обучение с использованием искусственных нейронных сетей".