2025 års Nobelpris i fysik tilldelas för makroskopisk kvanttunnelning
Nobelpriset i fysik 2025 har tilldelats John Clarke, Michel H. Devoret och John M. Martinis för deras upptäckt av makroskopisk kvanttunnelning och energikvantisering i en elektrisk krets. Deras arbete, utfört på 1980-talet vid University of California, Berkeley, demonstrerade kvant effekt på makroskala med en Josephson-kontakt. Pristagarna kommer att dela 1,1 miljoner dollar, med ceremonin planerad till 10 december 2025 i Stockholm.
I början av 1900-talet upptäckte fysiker kvantmekaniken, där subatomära partiklar uppvisar beteenden som tunnelning genom energibarriärer, vilket utmanar den klassiska fysiken. Byggande på detta utvidgade Clarke, Devoret och Martinis dessa effekter till makroskopiska skalor. Clarke, som anslöt sig till UC Berkeleys fakultet 1969 efter sin doktorsexamen från University of Cambridge, samarbetade med Devoret som postdoc och Martinis som doktorand i mitten av 1980-talet.
Teamet använde en Josephson-kontakt—en enhet med två halvledare åtskilda av en isolator, som tillåter elektron-tunnelning vid låga temperaturer för att bilda supraledande Cooper-par. De byggde en en-centimeters mikrochip-oscillator, liknande en kvantpendel, och minskade brus för att mäta tunnelning. Genom att mata in ström i kontakten och observera spänning fann de att vid mycket låga temperaturer blev systemet supraledande, med ström oberoende av temperatur—en signatur för makroskopisk kvanttunnelning.
De bekräftade också kvantiserade energinivåer i kontakten, vilket begränsar energin till diskreta värden som subatomära partiklar. Detta skapade en makroskopisk kvanttillstånd beskriven av en enda vågfunktion över miljarder Cooper-par, fungerande som en artificiell atom och rudimentär qubit.
«För att säga det milt var det överraskningen i mitt liv», sa Clarke under preskonferensen vid tillkännagivandet. «Vår upptäckt är på sätt och vis grunden för kvantdatorer».
Nobelkommittén framhöll möjligheter för kvantkryptografi, datorer och sensorer. Irfan Siddiqi, ordförande för UC Berkeleys fysikavdelning, kallade det «qubiternas farfar», vilket möjliggör moderna supraledande qubits som transmon från 2007.
Martinis anslöt sig till Googles kvantinsatser 2014, bidrog till kvantsupremacy-påståendet 2019, innan han medgrundade Qolab 2022. Devoret leder Googles kvantdivision och undervisar vid UC Santa Barbara, medan Clarke är professor emeritus vid UC Berkeley.
«Dessa system överbryggar gapet mellan mikroskopiskt kvantbeteende och makroskopiska enheter», sa Gregory Quiroz vid Johns Hopkins. Jonathan Bagger vid American Physical Society noterade att priset visar värdet av investeringar i grundforskning.