Kedden kihirdették a 2025-ös fizikai Nobel-díj nyerteseit: idén a Kaliforniai Egyetem három tudósa, John Clarke, Michel Devoret és John Martinis veheti át az elismerést, a díjat odaítélő Svéd Királyi Tudományos Akadémia indoklása szerint „a makroszkopikus kvantummechanikai alagúthatás és az energia kvantálódásának felfedezéséért elektromos áramkörökben”.

„A fizika egyik fontos kérdése, hogy mekkora lehet egy olyan rendszer maximális mérete, amelyben kvantummechanikai hatások mutathatók ki” – írják a sajtóközleményben. A három díjazott kutató elektromos áramkörökkel (kvantumchipekkel) végzett kísérleteket, amelyekben kimutatták, hogy még makroszkopikus, kézben tartható méretű rendszerekben is megfigyelhetők a kvantummechanika jelenségei, például az energiaszintek kvantáltsága és a kvantumos alagúthatás.

A kvantummechanika lehetővé teszi, hogy egy részecske átjusson egy energiagáton, az úgynevezett alagúthatás (tunnelling) révén. Azonban ha nagyon sok részecske vesz részt ebben a folyamatban, a kvantummechanikai hatások már elhanyagolhatóvá válnak. A díjazottak kísérletei megmutatták, hogy a kvantummechanikai tulajdonságok akár makroszkopikus rendszerekben is kimutathatók.

Clark, Devoret és Martinis 1984–85-ben végeztek egy sor kísérletet szupravezető anyagokból épített elektromos áramkörökkel. Az áramkörben a szupravezető komponenseket egy vékony, nem vezető anyagréteg választotta el – ezt a felépítést Josephson-átmenetnek nevezik. Az áramkör különböző tulajdonságainak finomításával és mérésével a kutatók irányítani és vizsgálni tudták azokat a jelenségeket, amelyek akkor jelentkeztek, amikor áramot vezettek át rajta. A szupravezetőn áthaladó töltött részecskék együttesen olyan rendszert alkottak, amely úgy viselkedett, mintha egyetlen részecske lenne, amely kitölti az egész áramkört.

Ez a makroszkopikus rendszer kezdetben olyan állapotban van, amelyben áram folyik feszültség nélkül. A kutatók kísérleteiben a rendszer kvantumjellege akkor mutatkozott meg, amikor az alagúthatás segítségével sikerült kilépnie a nulla feszültségű állapotból. A kutatók azt is bizonyítani tudták, hogy a rendszer a kvantummechanika által előre jelzett módon viselkedik: energiaszintjei kvantáltak, vagyis csak meghatározott mennyiségű energiát tud elnyelni vagy kibocsátani.

Olle Eriksson, a fizikai Nobel-bizottság elnöke kiemelte, a kvantummechanika minden digitális technológia alapja, ezért fontos újra és újra megünnepelni ezt a tudományterületet – a számítógépekben, okostelefonokban és más mai elektronikai eszközökben található mikrochipek tranzisztorai is a kvantumtechnológia vívmányai.

A kvantummechanikai eredményekért a legkülönbözőbb korszakokban jártak már fizikai Nobel-díjak: 1932 és 1954 között olyan neveket találunk a díjazottak között, mint Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Paul Dirac vagy Max Born, de 1973-ban Leo Esakit, Ivar Giaevert és Brian Josephsont is elismerték a díjjal az alagúthatás megértéséért, legutóbb pedig 2022-ben járt Nobel a kvantum-összefonódást vizsgáló kutatóknak.

Múlt és jövő

Tavaly a korszellemet követve a mesterséges intelligencia és a mélytanulási algoritmusok forradalmasításért osztották ki a fizikai Nobel-díjat John Hopfield és Geoffrey Hinton duójának, míg a 2023-as magyar diadalmenet során Krausz Ferencet díjazták az attofizikai eredményeiért Pierre Agostini és Anne L'Huillier társaságában, 2022-ben pedig, ahogy már említettük, a kvantum-összefonódással kísérletező tudósok triója, Alain Aspect, John Clauser és Anton Zeilinger nyerte a díjat.

A 2025-ös orvosi-élettani díj győzteseinek hétfői bejelentése és a mai fizikai díj után szerdán a kémiai kategóriával folytatódik a Nobel-szezon, majd csütörtökön az irodalmi, pénteken pedig a békedíj nyerteseit is kihirdetik. Végül október 13-án hétfőn jelentik be a közgazdasági Nobel-emlékdíj győztesét, győzteseit. A tudományos díjakról a Qubiten továbbra is beszámolunk.

A díjakat a hagyományoknak megfelelően Alfred Nobel halálának évfordulóján, 2025. december 10-én adják át Stockholmban – a kitüntetés mellé 11 millió svéd korona (kb. 389 millió forint) jár a díjazottaknak.