Експерименти, разкриващи квантовата физика в действие, донесоха Нобелова награда за физика на трима учени

Британецът Джон Кларк, французинът Мишел Деворе и американецът Джон Мартинис си поделят тазгодишната Нобелова награда за физика за експерименти, „разкрили квантовата физика в действие“, съобщи сайтът Nobelprize.org.
Кралската шведска академия на науките взе решение да присъди престижното отличие на тримата учени за "откриването на макроскопичното квантово-механично тунелиране и енергийното квантуване в електрическа верига". 
Експериментите върху чип на Джон Кларк, Мишел Деворе и Джон Мартинис разкриват квантовата физика в действие. 
Един от основните въпроси във физиката е максималният размер на система, която може да демонстрира квантово-механични ефекти.
Тазгодишните лауреати на Нобелова награда провеждат експерименти с електрическа верига, в която демонстрират както квантово-механично тунелиране, така и квантувани енергийни нива в система, достатъчно голяма да се побере в ръка.
Квантовата механика позволява на частицата да се движи директно през бариера, използвайки процес, наречен тунелиране. Веднага щом бъдат замесени голям брой частици, квантово-механичните ефекти обикновено стават незначителни. 
Експериментите на лауреатите демонстрират, 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 електрическа верига, изградена от свръхпроводими материали - компоненти, които могат да провеждат ток без електрическо съпротивление. 
Във веригата свръхпроводимите компоненти са разделени от тънък слой непроводим материал - устройство, известно като Джозефсонов преход. Чрез рафиниране и измерване на всички различни свойства на тяхната верига, учените успяват да контролират и изследват явленията, които възникват при пропускането на ток през нея. Заедно заредените частици, движещи се през свръхпроводника, образуват система, която се държи така, сякаш те са една-единствена частица, запълваща цялата верига.
Тази макроскопична система, подобна на частица, първоначално е в състояние, в което токът тече без напрежение. Системата е затворена в това състояние, сякаш зад бариера, която не може да премине. В експеримента системата показва квантовия си характер, преодолявайки състоянието на нулево напрежение чрез тунелиране. Промененото състояние на системата се открива чрез появата на напрежение.
Лауреатите на тазгодишната Нобелова награда за физика успяват също така да демонстрират, че системата се държи по начина, предсказан от квантовата механика - тя е квантувана, което означава, че абсорбира или излъчва само определени количества енергия.
"Чудесно е да можем да празнуваме начина, по който вековната квантова механика продължава да ни предлага нови изненади. Това е и изключително полезно, тъй като квантовата механика е в основата на цялата цифрова технология", казва председателят на Нобеловия комитет по физика Оле Ериксон.
Транзисторите в компютърните микрочипове са един от примерите за утвърдената квантова технология, която ни заобикаля. Тазгодишната Нобелова награда за физика предостави възможности за разработване на следващото поколение квантова технология, включително квантова криптография, квантови компютри и квантови сензори.