Hadiah Nobel Fisika 2025: Ketika 'dunia kuantum' menjadi nyata

Untuk waktu yang lama, dunia kuantum dianggap sebagai ruang "aneh", tempat partikel dapat menembus rintangan, berada dalam dua keadaan pada saat yang sama, dan menentang semua hukum intuisi manusia. Namun, trio ilmuwan John Clarke, Michel H. Devoret, dan John M. Martinis telah membuat apa yang tampaknya hanya ada di laboratorium mikroskopis menjadi nyata – tepat dalam rangkaian listrik yang dapat dilihat dengan mata telanjang.

Pada tanggal 7 Oktober, tiga ilmuwan (John Clarke, Michel H. Devoret, dan John M. Martinis) dianugerahi Hadiah Nobel Fisika 2025 atas "penemuan efek terowongan mekanika kuantum pada skala makroskopis dan kuantisasi energi dalam rangkaian listrik." Mereka akan berbagi hadiah senilai 11 juta kronor Swedia (setara dengan 1,17 juta dolar AS).

Mekanika kuantum mengatur dunia mikroskopis atom dan elektron – di mana elektron dapat “menembus” penghalang energi dan hanya menyerap energi dalam jumlah tetap yang disebut kuanta.

Pada tingkat makroskopis dunia manusia, efek-efek ini seolah menghilang. Misalnya, sebuah bola, yang terbuat dari atom-atom yang tak terhitung jumlahnya, tidak akan pernah bisa menembus dinding.

Penasaran dengan hal ini, pada tahun 1980-an, di Universitas California, tiga ilmuwan Clarke, Devoret dan Martinis mulai menguji apakah hukum kuantum ada pada ukuran yang cukup besar untuk dilihat dengan mata telanjang.

Untuk menguji hal ini, mereka menciptakan sirkuit Josephson—di mana dua superkonduktor dipisahkan oleh lapisan isolasi ultratipis. Pada logam normal, elektron bertabrakan dengan material dan satu sama lain, tetapi pada superkonduktor yang didinginkan mendekati nol absolut, elektron-elektron tersebut membentuk pasangan Cooper yang bergerak serempak tanpa hambatan dan berbagi fungsi gelombang kuantum tunggal.

Ketika tim mempertahankan sirkuit pada tegangan nol, menurut fisika klasik, sirkuit tersebut seharusnya tetap diam. Namun, penelitian menunjukkan bahwa sirkuit terkadang tiba-tiba "lepas" – bukan karena panas, melainkan karena terowongan kuantum yang menembus penghalang energi. Ini adalah bukti langsung pertama bahwa hukum kuantum masih ada di dunia makroskopis.

Selanjutnya, ketika sirkuit tersebut terpapar gelombang mikro, ketiga ilmuwan tersebut mengamati puncak resonansi yang tajam pada frekuensi tertentu. Setiap puncak berhubungan dengan celah energi antara dua keadaan terkuantisasi, yang menunjukkan bahwa energi sirkuit hanya dapat memiliki nilai diskrit. Dengan kata lain, perangkat yang terdiri dari miliaran elektron berperilaku sebagai sistem kuantum tunggal.

Sebelum percobaan ini, efek penerowongan kuantum dan kuantisasi energi hanya diamati pada atom dan partikel subatom.

Ibu Eva Olsson - anggota Komite Nobel - menilai karya penelitian trio ilmuwan John Clarke, Michel H. Devoret, dan John M. Martinis sebagai "pembuka pintu menuju dunia lain."

“Ketika fenomena kuantum dibawa ke skala makroskopis, kita dapat menyentuh, mengendalikan, dan mengamatinya – hal itu membuka pintu bagi struktur dan teknologi yang benar-benar baru,” ujarnya.

Sementara itu, Tuan Olle Eriksson - Ketua Komite Nobel Fisika - menyebut ini sebagai bukti bahwa mekanika kuantum sangat berguna dan merupakan fondasi semua teknologi digital saat ini.

Penemuan tiga ilmuwan Clarke, Devoret dan Martinis meletakkan dasar bagi komputer kuantum.

Pada akhir tahun 1990-an, para ilmuwan mengembangkan bit kuantum (qubit) – unit informasi kuantum – berdasarkan prinsip energi yang ditunjukkan oleh trio perintis.

Tuan Martinis kemudian menerapkan metode ini untuk menciptakan prosesor kuantum superkonduktor pertama, di mana qubit dapat berosilasi secara halus antara "0" dan "1" dalam superposisi kuantum yang canggih.

Menurut Komite Nobel, transistor dalam mikrochip komputer masa kini merupakan contoh bagaimana mekanika kuantum telah menjadi dasar bagi teknologi sehari-hari, yang meletakkan fondasi bagi teknologi kuantum generasi berikutnya, termasuk kriptografi kuantum, komputer kuantum, dan sensor kuantum.

(TTXVN/Vietnam+)

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