07/10/2025
El premio Nobel de Física 2025 fue otorgado a John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis por sus descubrimientos clave para el desarrollo de los chips
Fuente: telam
La Real Academia Sueca de Ciencias concedió el galardón a tres físicos por experimentos con superconductores que demostraron propiedades de la mecánica cuántica en sistemas grandes, abriendo camino a computadoras cuánticas y a la tecnología digital
>El Premio Nobel de Física 2025 fue otorgado el martes a John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis por el descubrimiento del efecto túnel mecánico cuántico macroscópico y la cuantificación de la energía en un circuito eléctrico, anunció la Real Academia Sueca de Ciencias.
El Premio Nobel de Física de este año ha impulsado el desarrollo de nuevas formas de tecnología cuántica, como la criptografía cuántica, las computadoras cuánticas y los sensores cuánticos. Los transistores que integran los microchips en las computadoras representan aplicaciones consolidadas de la tecnología cuántica en nuestra vida cotidiana.
Los galardonados también han demostrado que el sistema físico estudiado responde exactamente a las previsiones de la mecánica cuántica: sólo absorbe o emite cantidades concretas de energía, una característica conocida como cuantización.
“Cuando lanzas una pelota contra una pared, puedes estar seguro de que rebotará hacia ti y te sorprendería mucho si la pelota apareciera, de repente, al otro lado de la pared”, indicó la Real Academia para ilustrar el descubrimiento.
El sistema eléctrico superconductor utilizado por estos tres científicos podía pasar de un estado a otro, como si atravesara una pared.Los científicos construyeron un circuito electrónico con superconductores, componentes que pueden conducir corriente sin resistencia eléctrica. En el circuito, los componentes superconductores estaban separados por una capa delgada de material no conductor, una configuración conocida como unión Josephson. Al refinar y medir todas las propiedades de su circuito, pudieron controlar y explorar los fenómenos que surgían cuando pasaban corriente a través de él.
Las partículas cargadas que se movían a través del superconductor conformaban un sistema que se comportaba como si fueran una sola partícula que llenaba todo el circuito. Este sistema macroscópico similar a una partícula estaba inicialmente en un estado en el que la corriente fluía sin voltaje. El sistema estaba atrapado en este estado, como si estuviera detrás de una barrera que no podía cruzar.En física cuántica, el efecto túnel es bien conocido en partículas individuales. En 1928, el físico George Gamow descubrió que el efecto túnel es la razón por la cual algunos núcleos atómicos pesados tienden a desintegrarse de una manera particular. Sin el efecto túnel, este tipo de desintegración nuclear no podría ocurrir.
Los físicos se preguntaron rápidamente si sería posible investigar un tipo de efecto túnel que involucrara más de una partícula a la vez. Los laureados utilizaron superconductores, materiales en los que los electrones individuales se organizan formando pares, llamados pares de Cooper. Estos pares se comportan de manera completamente diferente a los electrones ordinarios y pueden describirse como una sola unidad, un sistema de mecánica cuántica.El trabajo teórico de Anthony Leggett sobre el efecto túnel cuántico macroscópico en una unión Josephson inspiró nuevos tipos de experimentos. A mediados de los años 1980, Devoret se unió al grupo de investigación de Clarke en UC Berkeley como postdoctorado, después de recibir su doctorado en París. El grupo también incluía al estudiante de doctorado Martinis. Juntos, asumieron el desafío de demostrar el efecto túnel cuántico macroscópico.Para medir los fenómenos cuánticos, alimentaron una corriente débil en la unión Josephson y midieron el voltaje. El voltaje sobre la unión Josephson era inicialmente cero, como se esperaba. Luego estudiaron cuánto tiempo tardaba el sistema en salir de este estado mediante efecto túnel, causando un voltaje. Debido a que la mecánica cuántica implica un elemento de azar, tomaron numerosas mediciones y trazaron sus resultados como gráficos.
Teóricos como Leggett han comparado el sistema cuántico macroscópico de los laureados con el famoso experimento mental de Erwin Schrödinger con un gato en una caja. Leggett argumentó que la serie de experimentos mostró que hay fenómenos que involucran grandes cantidades de partículas que juntas se comportan tal como predice la mecánica cuántica.
Este tipo de estado cuántico macroscópico ofrece nuevo potencial para experimentos que utilizan los fenómenos que gobiernan el mundo microscópico de las partículas. Puede considerarse como una forma de átomo artificial a gran escala. Por ejemplo, los átomos artificiales se utilizan para simular otros sistemas cuánticos. Los circuitos superconductores son una de las técnicas que se están explorando en intentos de construir una futura computadora cuántica.El Premio Nobel de Física ha sido otorgado 118 veces a 226 laureados entre 1901 y 2024. Los anuncios del Nobel continúan esta semana con el premio de química el miércoles, literatura el jueves y el Premio Nobel de la Paz el viernes. El Premio Nobel de Economía se anunciará el 13 de octubre.
Fuente: telam
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