פרס נובל לפיזיקה 2025: מתי "עולם הקוונטים" יהפוך לגלוי

גב' אווה אולסון - חברת ועדת פרס נובל - העריכה את עבודת המחקר של שלישיית המדענים ג'ון קלארק, מישל ה. דבורה וג'ון מ. מרטיניס כ"פותחת דלת לעולם אחר".

במשך זמן רב, העולם הקוונטי נחשב למרחב "מוזר", שבו חלקיקים יכולים לחדור דרך מכשולים, להתקיים בשני מצבים בו זמנית ולסרב לכל חוקי האינטואיציה האנושית. עם זאת, שלישיית המדענים ג'ון קלארק, מישל ה. דבורה וג'ון מ. מרטיניס הפכו את מה שנראה כאילו קיים רק במעבדות מיקרוסקופיות למוחשי - ממש במעגל חשמלי שניתן לראותו בעין בלתי מזוינת.

ב-7 באוקטובר, שלושה מדענים (ג'ון קלארק, מישל ה. דבורה וג'ון מ. מרטיניס) קיבלו את פרס נובל לפיזיקה לשנת 2025 על "גילוי אפקטים של מנהור קוונטי-מכני בקנה מידה מקרוסקופי וכימות אנרגיה במעגלים חשמליים". הם יחלקו את הפרס בשווי 11 מיליון קרונות שוודיות (שווה ערך ל-1.17 מיליון דולר).

מכניקת הקוונטים שולטת בעולם המיקרוסקופי של אטומים ואלקטרונים - שבו אלקטרונים יכולים "לחדור" מחסומי אנרגיה ולספוג אנרגיה רק ​​בכמויות קבועות הנקראות קוונטים.

ברמה המקרוסקופית של העולם האנושי, נראה כי השפעות אלו נעלמות. לדוגמה, כדור, העשוי מאינספור אטומים, לעולם לא יוכל לעבור דרך קיר.

מתוך סקרנות רבה בנוגע לכך, בשנות ה-80, שלושה מדענים באוניברסיטת קליפורניה, קלארק, דבורט ומרטיניס החלו לבדוק האם חוקי קוונטים קיימים בגודל גדול מספיק כדי להיראות בעין בלתי מזוינת.

כדי לבדוק זאת, הם יצרו מעגל ג'וזפסון - שבו שני מוליכי-על מופרדים על ידי שכבת בידוד דקה במיוחד. במתכת רגילה, אלקטרונים מתנגשים בחומר ובזה בזה, אך במוליך-על המקורר קרוב לאפס המוחלט, הם יוצרים זוגות קופר הנעים יחד ללא התנגדות וחולקים פונקציית גל קוונטית אחת.

כאשר הצוות שמר על המעגל במתח אפס, על פי הפיזיקה הקלאסית, המעגל היה אמור להישאר דומם. עם זאת, המחקר הראה שלפעמים המעגל "בורח" לפתע - לא בגלל חום, אלא הודות למנהור קוונטי דרך מחסום האנרגיה. זו הייתה העדות הישירה הראשונה לכך שחוקי קוונטים עדיין קיימים בעולם המקרוסקופי.

לאחר מכן, כאשר חשפו את המעגל למיקרוגלים, שלושת המדענים הבחינו בשיאי תהודה חדים בתדרים ספציפיים. כל שיא תאם לפער האנרגיה בין שני מצבים כמותיים, דבר המצביע על כך שאנרגיית המעגל יכולה לקבל רק ערכים בדידים. במילים אחרות, התקן המורכב ממיליארדי אלקטרונים התנהג כמערכת קוונטית אחת.

לפני ניסוי זה, מנהור קוונטי וכימות אנרגיה נצפו רק באטומים ובחלקיקים תת-אטומיים.

גב' אווה אולסון - חברת ועדת פרס נובל - העריכה את עבודת המחקר של שלישיית המדענים ג'ון קלארק, מישל ה. דבורה וג'ון מ. מרטיניס כ"פותחת דלת לעולם אחר".

"כאשר תופעות קוונטיות מגיעות לקנה מידה מקרוסקופי, אנו יכולים לגעת בהן, לשלוט בהן ולצפות בהן - זה פותח את הדלת למבנים וטכנולוגיות חדשים לחלוטין", אמרה.

בינתיים, מר אולה אריקסון - יו"ר ועדת נובל לפיזיקה - כינה זאת הוכחה לכך שמכניקת הקוונטים שימושית ביותר ומהווה את הבסיס לכל הטכנולוגיה הדיגיטלית הנוכחית.

תגליותיהם של שלושה מדענים קלארק, דבורט ומרטיניס הניחו את היסודות למחשבים קוונטיים.

בסוף שנות ה-90, מדענים פיתחו ביטים קוונטיים (קיוביטים) - יחידות של מידע קוונטי - המבוססות על עקרון האנרגיה שהודגם על ידי השלישייה החלוצית.

מר מרטיניס יישם מאוחר יותר שיטה זו כדי ליצור את מעבד הקוונטים המוליך-על הראשון, שבו קיוביטים יכולים לנוע בעדינות בין "0" ל-"1" בסופרפוזיציה קוונטית מתוחכמת.

על פי ועדת פרס נובל, הטרנזיסטור בשבבי המחשב של ימינו הוא דוגמה לאופן שבו מכניקת הקוונטים הפכה לבסיס לטכנולוגיה יומיומית, והניחה את היסודות לדור הבא של טכנולוגיית הקוונטים, כולל קריפטוגרפיה קוונטית, מחשבים קוונטיים וחיישנים קוונטיים.

(TTXVN/וייטנאם+)

מקור: https://www.vietnamplus.vn/giai-nobel-physics-2025-khi-the-gioi-luong-tu-tro-nen-huu-hinh-post1068919.vnp