Το φετινό Νόμπελ Φυσικής απονεμήθηκε στους Αμερικανούς Τζον Κλαρκ, Μίτσελ Ντέβορετ και Τζον Μαρτίνις για τη δημιουργία του πρώτου κβαντικού ηλεκτρικού κυκλώματος, ένα επίτευγμα που έφερε τα κβαντικά φαινόμενα από τον μικρόκοσμο στην ανθρώπινη κλίμακα.
Το κύκλωμα αυτό είναι αρκετά μικρό ώστε να χωράει στην παλάμη ενός ανθρώπου, αλλά επιτρέπει την παρατήρηση φαινομένων που έως τώρα θεωρούνταν ορατά μόνο σε υποατομικό επίπεδο, ανοίγοντας τον δρόμο για τους κβαντικούς υπολογιστές και άλλες προηγμένες τεχνολογίες.
Η επιτροπή των Νόμπελ ανακοίνωσε ότι το βραβείο απονέμεται στους τρεις επιστήμονες «για την ανακάλυψη του μακροσκοπικού κβαντικού φαινομένου σήραγγας και του κβαντισμού της ενέργειας σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα». Το φαινόμενο σήραγγας επιτρέπει στα σωματίδια να περνούν κατευθείαν μέσα από εμπόδια, κάτι που δεν παρατηρείται στην καθημερινή μας ζωή.
Κανονικά, οι κβαντικές ιδιότητες χάνονται σε συστήματα με μεγάλο αριθμό σωματιδίων, μια διαδικασία που ονομάζεται κβαντική αποσυσχέτιση. Οι Κλαρκ, Ντέβορετ και Μαρτίνις ήταν οι πρώτοι που απέδειξαν ότι, υπό σωστές πειραματικές συνθήκες, οι κβαντικές ιδιότητες μπορούν να παραμείνουν άθικτες σε μεγαλύτερα συστήματα.
Το 1984 και 1985, οι τρεις ερευνητές πραγματοποίησαν μια σειρά πειραμάτων σε κύκλωμα με ημιαγωγούς, υλικά που επιτρέπουν στο ηλεκτρικό ρεύμα να περάσει με ελάχιστη αντίσταση. Διοχετεύοντας ηλεκτρικό ρεύμα στο κύκλωμα, παρατήρησαν ότι τα ηλεκτρόνια συμπεριφέρονταν σαν ένα ενιαίο σωματίδιο που εκτεινόταν σε όλο το κύκλωμα.
Αρχικά, το σύστημα βρισκόταν σε κατάσταση μηδενικής τάσης, σαν να υπήρχε εμπόδιο μπροστά του. Χάρη στο φαινόμενο της σήραγγας, το κύκλωμα «δραπετεύει» από αυτήν την κατάσταση, δημιουργώντας μετρήσιμη ηλεκτρική τάση.
Επιπλέον, οι ερευνητές έδειξαν ότι το σύστημα είναι κβαντισμένο, δηλαδή μπορεί να απορροφά ή να εκπέμπει ενέργεια μόνο σε συγκεκριμένες ποσότητες, τα λεγόμενα κβάντα. Αυτή η ανακάλυψη έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών, κβαντικών αισθητήρων και κβαντικής κρυπτογράφησης, τεχνολογίες που αξιοποιούν τις μοναδικές δυνατότητες των κβαντικών συστημάτων για εφαρμογές που πριν φάνταζαν αδύνατες.
Το έργο των Κλαρκ, Ντέβορετ και Μαρτίνις ανοίγει τον δρόμο για μια νέα εποχή στην επιστήμη και την τεχνολογία, όπου τα κβαντικά φαινόμενα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πραγματικά συστήματα που επηρεάζουν καθημερινές εφαρμογές, από τους υπολογιστές έως την κρυπτογράφηση και την ακρίβεια των αισθητήρων.
Με απλά λόγια
Με απλά λόγια, οι τρεις επιστήμονες κατάφεραν να φέρουν στο «μεγάλο» κόσμο ένα φαινόμενο που μέχρι τώρα υπήρχε μόνο στον μικρόκοσμο των ατόμων και των ηλεκτρονίων. Δηλαδή, έφτιαξαν ένα κύκλωμα όπου τα ηλεκτρόνια μπορούν να κάνουν πράγματα που κανονικά δεν βλέπουμε στην καθημερινή ζωή, όπως να «διαπερνούν» εμπόδια και να κινούνται σαν ένα ενιαίο σωματίδιο.
Αυτή η ανακάλυψη ανοίγει τον δρόμο για τους κβαντικούς υπολογιστές, που θα μπορούν να κάνουν πολύ πιο γρήγορα και ισχυρά πράγματα από τους σημερινούς υπολογιστές, αλλά και για άλλες εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας όπως αισθητήρες και κρυπτογράφηση.
