A Real Academia das Ciencias de Suecia outorgou o premio Nobel de Física a John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis polos descubrimentos realizados no ámbito da física cuántica. Concretamente, demostraron como o tunelamento cuántico pode observarse a unha escala macroscópica, envolvendo moitas partículas. Estes tres expertos utilizaron un circuíto eléctrico supercondutor para poder levar os efectos cuánticos desde a escala microscópica á macroscópica.
A mecánica cuántica permite que unha partícula atravese directamente unha barreira mediante un proceso chamado tunelamento. Cando interveñen grandes cantidades de partículas, os efectos cuánticos adoitan facerse insignificantes. E, por iso, ten tanta relevancia que Clarke, Devoret e Martinis conseguisen facelo máis visibles.
A orixe do descubrimento
Os seus achados remóntanse a 1984 e 1985, cando realizaron unha serie de experimentos cun circuíto eléctrico feito con supercondutores, materiais capaces de conducir corrente sen resistencia eléctrica. Neste, os compoñentes supercondutores estaban separados por unha fina capa de material non condutor, unha estrutura coñecida como xunción Josephson.
Ao perfeccionar e medir con precisión as propiedades do seu circuíto, conseguiron controlar e estudar os fenómenos que aparecían ao pasar corrente por el. As partículas cargadas que se movían polo supercondutor formaban un sistema que se comportaba como se fose unha única partícula que ocupaba todo o circuíto.
Este sistema macroscópico, similar a unha partícula, comeza nun estado no que a corrente circula sen ningunha tensión eléctrica. O sistema queda atrapado nese estado, como se estivese detrás dunha barreira que non pode atravesar. No experimento, o sistema amosa o seu carácter cuántico ao conseguir escapar dese estado de tensión cero mediante tunelamento. O cambio de estado detéctase pola aparición dunha tensión eléctrica.
Os galardoados tamén demostraron que o sistema se comporta segundo o que predí a mecánica cuántica: está cuantizado. É dicir, que só pode absorber ou emitir cantidades específicas de enerxía.
A base dos ordenadores e dos sensores cuánticos
“É marabilloso poder celebrar como a mecánica cuántica, con máis dun século de historia, segue ofrecendo novas sorpresas. Tamén é enormemente útil, xa que é a base de toda a tecnoloxía dixital”, asegura Olle Eriksson, presidente do Comité Nobel de Física.
Os transistores dos microchips dos ordenadores son un exemplo da tecnoloxía cuántica xa establecida que nos rodea. O Premio Nobel de Física deste ano abre portas para desenvolver a seguinte xeración de tecnoloxías cuánticas, como a criptografía cuántica, os ordenadores cuánticos e os sensores cuánticos.
Clarke, Devoret e Martinis son os seguintes premiados tras o Nobel do ano pasado, que recibiron John Hopfield e Geoffrey Hinton. Os avances de Hopfield e Hinton no eido da aprendizaxe automática e das redes neuronais foron clave no desenvolvemento da intelixencia artificial. A Academia anunciará nos próximos días os seguintes galardoados. De momento, ademais do de física, xa se concedeu o Premio Nobel de Medicina ou Fisioloxía.
