Найважливішим питанням у фізиці є максимальний розмір системи, здатної продемонструвати квантово-механічні ефекти. Лауреати Нобелівської премії цього року провели експерименти з електричним ланцюгом, в яких вони продемонстрували як квантово-механічне тунелювання, так і квантовані енергетичні рівні в системі досить великі, щоб уміститися в руці.
Квантова механіка дозволяє частинці проходити крізь бар'єр, використовуючи процес, який називається тунелюванням. При великій кількості частинок квантово-механічні ефекти зазвичай стають незначними. Експерименти лауреатів продемонстрували, що квантово-механічні властивості можна конкретизувати у макроскопічному масштабі.
У 1984 та 1985 роках Джон Кларк, Мішель Х. Деворе та Джон М. Мартініс провели серію експериментів з електронним ланцюгом, побудованим із надпровідників — компонентів, здатних проводити струм без електричного опору. У ланцюзі надпровідні компоненти були розділені тонким шаром непровідного матеріалу, що називається джозефсонівським переходом. Уточнюючи та вимірюючи всі різні характеристики свого ланцюга, вони змогли контролювати та дослідити явища, що виникають при пропусканні через нього струму. Разом заряджені частинки, що рухаються надпровідником, становили систему, яка поводилася як єдина частка, що заповнює весь контур.
Ця макроскопічна система, подібна до частки, спочатку знаходиться в стані, в якому струм протікає без напруги. Система виявляється замкненою у цьому стані, немов за бар'єром, який вона не може подолати. В експерименті система демонструє свою квантову природу, долаючи стан нульової напруги за допомогою тунелювання. Зміна стану системи виявляється за появою напруги.
Лауреати також змогли продемонструвати, що система поводиться так, як передбачає квантова механіка – вона квантується, тобто поглинає або випускає лише певну кількість енергії.
«Дуже чудово, що ми можемо відзначити те, як вікова квантова механіка постійно пропонує нові сюрпризи. Це також надзвичайно корисно, оскільки квантова механіка є основою всіх цифрових технологій», — каже Улле Ерікссон, голова Нобелівського комітету з фізики.
Транзистори в комп'ютерних мікрочипах — один із прикладів усталеної квантової технології, яка нас оточує. Цьогорічна Нобелівська премія з фізики відкрила можливості для розробки наступного покоління квантових технологій, включаючи квантову криптографію, квантові комп'ютери й квантові датчики.
Джон Кларк, народився 1942 року в Кембриджі, Великобританія. Доктор філософії (PhD) 1968 року у Кембридзькому університеті, Великобританія. Професор Каліфорнійського університету в Берклі, США.
Мішель Х. Деворе, народився 1953 року в Парижі, Франція. Доктор філософії (PhD) 1982 року в Університеті Париж-Південь, Франція. Професор Єльського університету в Нью-Хейвені, Коннектикут, і Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, США.
Джон М. Мартініс, народився 1958 року. Доктор філософії (PhD) 1987 року у Каліфорнійському університеті в Берклі, США. Професор Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, США, і головний технічний директор Qolab, Лос-Анджелес, штат Каліфорнія, США.
