John Clarke, Michel H. Devoret i John M. Martinis, premi Nobel de física

L’acadèmia sueca ha premiat John Clarke, Michel H. Devoret i John M. Martinis amb el premi Nobel de física per descobertes en mecànica quàntica, concretament “l’efecte túnel en la mecànica quàntica microscòpica i la quantificació de l’energia en un circuit elèctric.”

Un dels grans interrogants de la física és fins a quin punt els fenòmens quàntics poden manifestar-se en sistemes de mida macroscòpica. Els guardonats amb el Nobel de física d’enguany ho han posat a prova amb un experiment pioner: un circuit elèctric que permet d’observar l’efecte túnel quàntic i la quantificació de l’energia en un dispositiu prou gros per sostenir-lo amb la mà.

En mecànica quàntica, una partícula pot travessar una barrera aparentment infranquejable gràcies a l’efecte túnel. Normalment, aquests efectes desapareixen quan hi intervenen molts electrons alhora. Tanmateix, els experiments de John Clarke, Michel H. Devoret i John M. Martinis han demostrat que aquestes propietats poden emergir de manera tangible fins i tot en un conjunt d’electrons que actuen com una sola entitat a escala macroscòpica.

Els investigadors van construir, entre el 1984 i el 1985, un circuit basat en superconductors separats per una capa molt prima d’aïllament: una unió Josephson. En aquestes condicions, el corrent elèctric pot circular sense resistència, i el conjunt del circuit es comporta com si fos una partícula única atrapada darrere una barrera d’energia. Quan el sistema aconsegueix travessar aquesta barrera mitjançant l’efecte túnel, apareix una diferència de potencial que revela el canvi d’estat. Els científics també van demostrar que aquest sistema només pot absorbir o emetre quantitats concretes d’energia, tal com prediu la teoria quàntica.

“És extraordinari comprovar com la mecànica quàntica, amb més d’un segle d’història, continua sorprenent-nos i essent útil. De fet, és la base de tota la tecnologia digital actual”, ha declarat Olle Eriksson, president del comitè Nobel de física.

Els transistors dels microxips dels ordinadors en són un exemple quotidià. Però aquest descobriment obre la porta a una nova generació de tecnologies quàntiques: des de la criptografia fins als sensors i ordinadors quàntics del futur.