John Clarke brit, Michel H. Devoret francia és John M. Martinis amerikai tudós kapja az idei fizikai Nobel-díjat kvantummechanikai kutatásaiért a Svéd Királyi Tudományos Akadémia keddi stockholmi bejelentése szerint.

A kvantummechanikában az alagúteffektus („tunnelling”) azt jelenti, hogy egy részecske – például egy elektron – át tud jutni egy akadályon, amin elvileg nem lenne elég energiája áthaladni. De amint nagyszámú részecske vesz részt, a kvantummechanikai hatások általában jelentéktelenné válnak. A díjazottak kísérletei azt mutatták be, hogy a kvantummechanikai tulajdonságok makroszkopikus léptékben is kézzelfoghatóvá tehetők.

1984-ben és 1985-ben John Clarke, Michel H. Devoret és John M. Martinis kísérletsorozatot végeztek egy szupravezetőkből – olyan alkatrészek, amelyek elektromos ellenállás nélkül képesek áramot vezetni – épített elektronikus áramkörrel.

Az áramkörben a szupravezető komponenseket egy vékony, nem vezető anyagból készült réteg választotta el egymástól, ezt az elrendezést Josephson-átmenetnek nevezik.

A tudósok az áramkörük összes különböző tulajdonságának finomításával és mérésével képesek voltak szabályozni és feltárni azokat a jelenségeket, amelyek akkor keletkeztek, amikor áramot vezettek át rajta.

A szupravezetőn áthaladó töltött részecskék együttesen egy olyan rendszert alkottak, amely úgy viselkedett, mintha egyetlen részecske lennének, amely kitölti az egész áramkört.

Ez a makroszkopikus, részecskeszerű rendszer kezdetben olyan állapotban van, amelyben az áram feszültség nélkül folyik, és ebben az állapotban rekedt, mintha egy akadály mögött lenne, amelyet nem tud átlépni. A kísérletben a rendszer kvantum jellegét az mutatja, hogy az alagúteffektus segítségével képes kilépni a nulla feszültségű állapotból. A rendszer megváltozott állapotát egy feszültség megjelenése révén érzékelik.

A díjazottak azt is be tudták bizonyítani, hogy a rendszer a kvantummechanika által megjósolt módon viselkedik – kvantált, ami azt jelenti, hogy csak meghatározott mennyiségű energiát nyel el vagy bocsát ki.

A fizikai Nobel-díjról szóló közlemény kiemeli: a számítógépes mikrochipekben található tranzisztorok a minket körülvevő világban használt kvantumtechnológia ismert példái. Az idei fizikai Nobel-díj lehetőséget teremtett a kvantumtechnológia új szintjéének kifejlesztésére, beleértve a kvantumkriptográfiát, a kvantumszámítógépeket és a kvantumérzékelőket.

A kitüntetés 11 millió svéd koronával (388 millió forinttal) jár, amelyet a tudósok között egyenlő arányban osztanak fel. A díjat a hagyományoknak megfelelően december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján adják át.