Le prix Nobel de physique 2025 a été décerné à un trio de chercheurs pour découvrir mécanique quantique Sur une toute nouvelle échelle – une seule grande pour tenir dans votre main.
John Clarke de l’Université de Californie, Berkeley, Michel H. Devoret de l’Université de Yale et de l’Université de Californie, Santa Barbara, et John M. Martinis de l’Université de Californie à Santa Barbara, a reçu le prestigieux prix « pour la découverte de tunnels mécaniques quantiques macroscopiques et de quantification énergétique dans un circuit électrique ».
« Pour le dire légèrement, c’était la surprise de ma vie », a déclaré Clarke par téléphone Lors d’une conférence de presse. « Je suis complètement stupéfait, bien sûr. Cela ne m’est jamais venu à l’esprit que cela pourrait être la base d’un prix Nobel. »
Il a déclaré que sa découverte (qui sous-tend les micropuces avancées présentes dans de nombreuses technologies modernes, y compris les smartphones) est utilisée pour le développement ultérieur d’ordinateurs quantiques.
Clarke, Devoret et Martinis ont réalisé des expériences dans lesquelles ils ont pu démontrer la tunneling mécanique quantique et les niveaux d’énergie quantifiés dans un circuit électrique « assez grand pour tenir dans votre main », selon un déclaration Sorti par la Royal Swedish Academy of Sciences.
Le tunneling quantique permet aux particules de passer par des barrières apparemment impraticables. En effet, en physique quantique, les particules existent à la fois en ondes et en particules; Ces ondes sont les probabilités projetées de la particule existant dans un espace donné.
Tout comme une vague qui se brise contre l’aine en mer se traduira par une onde plus petite se propageant de l’autre côté, les particules qui existent en tant qu’ondes ont également une certaine probabilité d’exister de l’autre côté d’une barrière. C’est cette capacité qui permet aux électrons de sauter entre les couches de matériaux qui seraient autrement impraticables, du moins selon les lois physiques à grande échelle.
Avant la découverte des chercheurs, des tunnels quantiques avaient été observés dans des particules uniques, mais les physiciens se demandaient rapidement si plusieurs particules pouvaient tuer en un seul moment. Cela pourrait être fait en faisant des matériaux extrêmement froids, en les transformant en supraconducteurs en incitant les électrons à se lier à soi-disant « Paies de Cooper. «
Les paires de Cooper suivent différentes règles mécaniques quantiques de celles des électrons solitaires. Au lieu de s’accumuler les uns sur les autres pour former des coquilles d’énergie, ils agissent comme des particules de lumière ou des photons, dont un nombre infini peut occuper le même point dans l’espace en même temps. Si suffisamment de ces paires de Cooper sont créées dans tout un matériau, elles deviennent un superfluide, coulant sans aucune perte d’énergie de la résistivité électrique.
Pour faire leur découverte, les chercheurs ont pris en sandwich deux supraconducteurs entre une mince barrière isolante – créant une configuration expérimentale connue sous le nom de Josephson Junction. Travaillant ensemble au milieu des années 80, les scientifiques ont examiné leur propre jonction Josephson à partir de l’interférence avant de l’alimenter un faible courant électrique.
Initialement, la tension à travers ce circuit était nulle, indiquant qu’aucun courant ne circulait à travers la barrière. Mais répétant leur expérience plusieurs fois, les chercheurs ont rapidement découvert qu’une tension apparaissait à travers l’appareil à différents moments. Cela a montré que les électrons faisaient en effet des tunnels à travers le système, agissant comme une seule particule à grande échelle.
Le tir des micro-ondes à absorber par les électrons a montré que, bien que leur état collectif soit macroscopique, les électrons à coopérative avaient des niveaux d’énergie quantifiés discrets.
Cette découverte a eu un certain nombre d’applications pratiques en physique et au-delà. Le système collectif est appelé atome artificiel, à partir duquel de nombreuses expériences et technologies quantiques ont été développées.
« C’est merveilleux de pouvoir célébrer la façon dont la mécanique quantique centende offre continuellement de nouvelles surprises », » Olle Erikssona déclaré président du comité Nobel de physique, dans le communiqué. « Il est également extrêmement utile, car la mécanique quantique est le fondement de toutes les technologies numériques. »
