El Premi Nobel de Física s’atorga a l’Efecte de Túnel Quàntic

Ahir es va anunciar el Premi Nobel de Física del 2025, i John Clarke (Universitat de Califòrnia, Berkeley), Michel H. Devoret (Universitat de Yale i UC Santa Bàrbara) i John M. Martinis (UC Santa Bàrbara) van ser guardonats pel seu descobriment pioner de l’efecte túnel quàntic macroscòpic i la quantització de l’energia en un circuit elèctric. El seu estudi va revelar que els fenòmens quàntics, habitualment confinats al món microscòpic, també es poden observar en sistemes prou grans com per sostenir-los en una mà.

El 1984 i el 1985, els guardonats van dur a terme una sèrie d’experiments que van abordar una de les preguntes més importants de la física, encara vigent avui dia: quina és la mida màxima d’un sistema que pot mostrar efectes quàntics? o, com de gran pot ser un sistema i encara exhibir comportament quàntic? Utilitzant un circuit superconductor especialment dissenyat, separat per una fina capa aïllant (coneguda com a unió Josephson), van demostrar que el moviment col·lectiu dels electrons podia comportar-se com un únic objecte quàntic. Això els va permetre estudiar els efectes quàntics en un entorn tangible i macroscòpic.

Gràcies a aquest circuit elèctric construït amb superconductors, els seus experiments van demostrar l’efecte túnel quàntic, on el sistema podia escapar d’un estat estable de zero volts mitjançant un procés quàntic en lloc d’un clàssic. També van confirmar la quantització de l’energia, mostrant que el sistema només podia absorbir o emetre quantitats discretes d’energia, tal com prediu la teoria quàntica.

Aquesta recerca pionera no només va aprofundir la nostra comprensió del límit entre el món quàntic i el clàssic, sinó que també va establir les bases de les tecnologies quàntiques modernes, incloent-hi els qubits superconductors utilitzats en la computació quàntica. El seu descobriment exemplifica com la mecànica quàntica, amb més d’un segle d’història, continua sorprenent i impulsant les tecnologies de l’era digital.

ICFO va tenir el privilegi de rebre John M. Martinis el 2018 com a part de l’ICFO Corporate Liaison Program (CLP) Day, on va oferir una conferència titulada “Quantum Supremacy: Checking a Quantum Computer with a Classical Supercomputer”. En aquell moment investigador a Google i professor a UC Santa Bàrbara, Martinis va compartir coneixements del seu treball pioner en la frontera de la computació quàntica, oferint a la comunitat d’ICFO una visió de primera mà sobre l’albada de la supremacia quàntica.

Com assenyala Oriol Romero-Isart, Director d’ICFO: “Aquest Premi Nobel honora John Clarke, Michel Devoret, John Martinis i la comunitat més àmplia que va perseguir la missió d’observar efectes quàntics en circuits electrònics; una recerca que, a la dècada de 1980, pocs podien imaginar que evolucionaria fins a convertir-se en una de les plataformes més prometedores per a la computació quàntica actual. És un exemple clar de com la recerca impulsada per la curiositat estableix les bases de les tecnologies del futur.”