The Nobel Prize
A Academia Real de Ciências da Suécia decidiu atribuir o Prémio Nobel de Física 2025 a John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis “para a descoberta de túneis macroscópicos da mecânica quântica e quantificação de energia num circuito elétrico. ”
As experiências deste ano dos laureados de física num chip revelaram a física quântica em ação.
Uma grande questão em física é o tamanho máximo de um sistema que pode demonstrar efeitos mecânicos quânticos. Os laureados de física de 2025 realizaram experimentos com um circuito elétrico no qual demonstraram tanto túneis mecânicos quânticos quanto níveis de energia quantificados num sistema grande o suficiente para ser segurado na mão.
A mecânica quântica permite que uma partícula se mova diretamente através de uma barreira, usando um processo chamado túneis. Assim que um grande número de partículas está envolvido, os efeitos da mecânica quântica geralmente tornam-se insignificantes. As experiências dos laureados demonstraram que as propriedades mecânicas quânticas podem ser concertadas em escala macroscópica.
Em 1984 e 1985, John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis conduziu uma série de experiências com um circuito eletrónico construído de super-condutores, componentes que podem conduzir uma corrente sem resistência elétrica. No circuito, os componentes super-condutores foram separados por uma fina camada de material não condutor, uma configuração conhecida como junção de Josephson. Ao aperfeiçoar e medir todas as várias propriedades do seu circuito, eles foram capazes de controlar e explorar os fenômenos que surgiram quando passaram uma corrente através dele. Juntas, as partículas carregadas que se movem através do supercondutor compreendiam um sistema que se comportava como se fossem uma única partícula que preencheu todo o circuito.
Este sistema macroscópico semelhante a partículas está inicialmente num estado em que a corrente flui sem qualquer voltagem. O sistema está preso neste estado, como se atrás de uma barreira que não possa atravessar. No experimento o sistema mostra seu caráter quântico conseguindo escapar do estado de voltagem zero através de túneis. A mudança de estado do sistema é detectada através da aparência de uma voltagem.
Os laureados também poderiam demonstrar que o sistema se comporta da forma prevista pela mecânica quântica – é quantificad0, o que significa que apenas absorve ou emite quantidades específicas de energia.
Os transístores em microchips de computador são um exemplo da tecnologia quântica estabelecida que nos rodeia. O Prémio Nobel de Física deste ano proporcionou oportunidades para o desenvolvimento da próxima geração de tecnologia quântica, incluindo criptografia quântica, computadores quânticos e sensores quânticos.
