Нобеловата награда за физика за 2025 г. е за квантови ефекти в макроскопичен мащаб

Ваня Милева Последна промяна на 07 октомври 2025 в 12:55 559 0

Кредит Nobel Prize

Носителите на Нобелова награда за физика за 2025 година бяха обявени днес от Кралската шведска академия на науките.

Тази година Кралската шведска академия на науките реши да присъди Нобеловата награда за физика за 2025 г. на Джон Кларк (John Clarke), Мишел Деворе (Michel H. Devoret) и Джон  Мартинис (John M. Martinis)  "за откритието на макроскопичното квантово-механично тунелиране и квантуване на енергията в електрически вериги".

Основен въпрос във физиката е максималният размер на система, която може да демонстрира квантово-механични ефекти. Тазгодишните лауреати на Нобелова награда са успели да направят експерименти с електрически вериги, в които са демонстрирали както квантово-механично тунелиране, така и квантовани енергийни нива в система, достатъчно голяма, за да се държи в ръка.

Квантовата механика позволява на частицата да се движи директно през бариера, използвайки процес, наречен тунелиране. Веднага щом участват голям брой частици, квантово-механичните ефекти обикновено стават незначителни. Експериментите на лауреатите са демонстрирали, че квантово-механичните свойства могат да бъдат конкретизирани в макроскопичен мащаб.

През 1984 и 1985 г. Джон Кларк, Мишел Деворе и Джон Мартинис провеждат серия от експерименти с електронна схема, изградена от свръхпроводници – компоненти, които могат да провеждат ток без електрическо съпротивление. Във веригата свръхпроводящите компоненти са разделени от тънък слой непроводящ материал, установка, известна като Джозефсонов преход. Чрез усъвършенстване и измерване на всички различни свойства на своята верига, те успяват да контролират и изследват явленията, които възникват при пропускане на ток през нея. Заедно заредените частици, движещи се през свръхпроводник, образуват система, която се държи така, сякаш е една единствена частица, изпълваща цялата верига.

Основната концепция на енергийната бариера може да се покаже с помощта на следната аналогия. Представете си топка, която се търкаля в падина между два хълма. Дори при липса на триене, топката ще се търкаля само напред и назад в падината, но никога няма да премине от другата страна, защото няма достатъчно енергия, за да се изкачи на хълма, разделящ двете падини. Хълмът е енергийната бариера, която предотвратява преминаването от едната падина в другата. Топката е затворена в падината наляво, независимо, че дясната падина съответства на по-ниска енергия.

Тази макроскопична система, подобна на частици, първоначално е в състояние, в което токът тече без никакво напрежение. Системата е затворена в това състояние, сякаш зад бариера, която не може да премине. В експеримента системата показва квантовия си характер, като успява да излезе от състоянието с нулево напрежение чрез тунелиране. Промененото състояние на системата се открива чрез появата на напрежение.

Лауреатите успяват също така да демонстрират, че системата се държи по начина, предсказан от квантовата механика – тя е квантована, което означава, че абсорбира или излъчва само определени порции количества енергия.

"Чудесно е да можем да отпразнуваме начина, по който вековната квантова механика непрекъснато предлага нови изненади. Това е и изключително полезно, тъй като квантовата механика е основата на всички цифрови технологии", заявява Оле Ериксон, председател на Нобеловия комитет по физика.

Транзисторите в компютърните микрочипове са един пример за квантова технология, която използваме постоянно в ежедневието си. Тазгодишната Нобелова награда за физика предостави възможности за разработване на следващото поколение квантова технология, включително квантова криптография, квантови компютри и квантови сензори.

През 2024 г. Нобеловата награда за физика бе поделена между Джон Хопфийлд (John J. Hopfield) и Джефри Хинтън (Geoffrey E. Hinton) "за основополагащи открития и изобретения, които позволяват машинно обучение с изкуствени невронни мрежи".

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !