Penghargaan Nobel Fisika 2025 diberikan untuk terowongan kuantum makroskopik
Penghargaan Nobel Fisika 2025 telah diberikan kepada John Clarke, Michel H. Devoret, dan John M. Martinis atas penemuan mereka tentang terowongan kuantum makroskopik dan kuantisasi energi dalam rangkaian listrik. Pekerjaan mereka, yang dilakukan pada 1980-an di University of California, Berkeley, menunjukkan efek kuantum pada skala makro menggunakan sambungan Josephson. Para penerima akan berbagi $1,1 juta, dengan upacara dijadwalkan pada 10 Desember 2025 di Stockholm.
Pada awal abad ke-20, para fisikawan mengungkap mekanika kuantum, di mana partikel subatom menunjukkan perilaku seperti terowongan melalui penghalang energi, menentang fisika klasik. Membangun atas dasar ini, Clarke, Devoret, dan Martinis memperluas efek-efek ini ke skala makroskopik. Clarke, yang bergabung dengan fakultas UC Berkeley pada 1969 setelah PhD dari University of Cambridge, berkolaborasi dengan Devoret sebagai postdoc dan Martinis sebagai mahasiswa pascasarjana pada pertengahan 1980-an.
Tim menggunakan sambungan Josephson—sebuah perangkat dengan dua semikonduktor yang dipisahkan oleh isolator, memungkinkan terowongan elektron pada suhu rendah untuk membentuk pasangan Cooper superkonduktor. Mereka membangun osilator mikrochip sepanjang satu sentimeter, mirip dengan pendulum kuantum, dan mengurangi noise untuk mengukur terowongan. Dengan memasukkan arus ke sambungan dan mengamati tegangan, mereka menemukan bahwa pada suhu sangat rendah, sistem menjadi superkonduktor, dengan arus tidak tergantung pada suhu—tanda dari terowongan kuantum makroskopik.
Mereka juga mengonfirmasi tingkat energi terkuantisasi dalam sambungan, membatasi energi pada nilai-nilai diskrit seperti partikel subatom. Ini menciptakan keadaan kuantum makroskopik yang digambarkan oleh fungsi gelombang tunggal di seluruh miliaran pasangan Cooper, berfungsi sebagai atom buatan dan qubit dasar.
«Untuk mengatakannya dengan ringan, itu adalah kejutan hidup saya», kata Clarke selama konferensi pers pengumuman. «Penemuan kami dalam beberapa hal adalah dasar komputasi kuantum».
Komite Nobel menyoroti peluang untuk kriptografi kuantum, komputer, dan sensor. Irfan Siddiqi, ketua fisika UC Berkeley, menyebutnya «kakek qubit», yang memungkinkan qubit superkonduktor modern seperti transmon 2007.
Martinis bergabung dengan upaya kuantum Google pada 2014, berkontribusi pada klaim supremasi kuantum 2019, sebelum mendirikan Qolab pada 2022. Devoret memimpin divisi kuantum Google dan mengajar di UC Santa Barbara, sementara Clarke adalah profesor emeritus di UC Berkeley.
«Sistem-sistem ini menjembatani kesenjangan antara perilaku kuantum mikroskopis dan perangkat makroskopik», kata Gregory Quiroz dari Johns Hopkins. Jonathan Bagger dari American Physical Society mencatat bahwa hadiah ini menunjukkan nilai investasi penelitian fundamental.