Hadiah Nobel dalam Fizik 2025: Apabila 'dunia kuantum' menjadi kelihatan

Untuk masa yang lama, dunia kuantum telah dianggap sebagai ruang "pelik", di mana zarah boleh menembusi halangan, wujud dalam dua keadaan pada masa yang sama dan menentang semua undang-undang intuisi manusia. Walau bagaimanapun, trio saintis John Clarke, Michel H. Devoret dan John M. Martinis telah menjadikan apa yang kelihatan hanya wujud dalam makmal mikroskopik menjadi nyata - betul-betul dalam litar elektrik yang boleh dilihat dengan mata kasar.

Pada 7 Oktober, tiga saintis (John Clarke, Michel H. Devoret dan John M. Martinis) telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik 2025 untuk "penemuan kesan terowong mekanikal kuantum pada skala makroskopik dan kuantisasi tenaga dalam litar elektrik." Mereka akan berkongsi hadiah bernilai 11 juta kronor Sweden (bersamaan dengan 1.17 juta USD).

Mekanik kuantum mengawal dunia mikroskopik atom dan elektron - di mana elektron boleh "menembusi" halangan tenaga dan hanya menyerap tenaga dalam jumlah tetap yang dipanggil quanta.

Pada peringkat makroskopik dunia manusia, kesan ini nampaknya hilang. Sebagai contoh, bola, diperbuat daripada atom yang tidak terkira banyaknya, tidak boleh melalui dinding.

Ingin tahu tentang perkara ini, pada tahun 1980-an, di University of California, tiga saintis Clarke, Devoret dan Martinis mula menguji sama ada undang-undang kuantum wujud pada saiz yang cukup besar untuk dilihat dengan mata kasar.

Untuk menguji ini, mereka mencipta litar Josephson-di mana dua superkonduktor dipisahkan oleh lapisan penebat ultra-nipis. Dalam logam biasa, elektron berlanggar dengan bahan dan antara satu sama lain, tetapi dalam superkonduktor yang disejukkan hampir sifar mutlak, mereka membentuk pasangan Cooper yang bergerak serentak tanpa rintangan dan berkongsi fungsi gelombang kuantum tunggal.

Apabila pasukan mengekalkan litar pada voltan sifar, menurut fizik klasik, litar sepatutnya kekal diam. Walau bagaimanapun, penyelidikan menunjukkan bahawa litar kadang-kadang tiba-tiba "melarikan diri" - bukan disebabkan oleh haba, tetapi terima kasih kepada terowong kuantum melalui penghalang tenaga. Ia adalah bukti langsung pertama bahawa undang-undang kuantum masih wujud dalam dunia makroskopik.

Seterusnya, apabila mereka mendedahkan litar kepada gelombang mikro, ketiga-tiga saintis itu memerhatikan puncak resonans yang tajam pada frekuensi tertentu. Setiap puncak sepadan dengan jurang tenaga antara dua keadaan terkuantisasi, menunjukkan bahawa tenaga litar hanya boleh mengambil nilai diskret. Dalam erti kata lain, peranti yang terdiri daripada berbilion-bilion elektron bertindak sebagai sistem kuantum tunggal.

Sebelum eksperimen ini, terowong kuantum dan kesan kuantisasi tenaga hanya diperhatikan dalam atom dan zarah subatom.

Cik Eva Olsson - ahli Jawatankuasa Nobel - menilai kerja penyelidikan trio saintis John Clarke, Michel H. Devoret dan John M. Martinis sebagai "membuka pintu ke dunia lain."

"Apabila fenomena kuantum dibawa ke skala makroskopik, kita boleh menyentuh, mengawal dan memerhatikannya - yang membuka pintu kepada struktur dan teknologi baharu sepenuhnya," katanya.

Sementara itu, Encik Olle Eriksson - Pengerusi Jawatankuasa Nobel untuk Fizik - menyebut bukti ini bahawa mekanik kuantum amat berguna dan merupakan asas kepada semua teknologi digital semasa.

Penemuan tiga saintis Clarke, Devoret dan Martinis meletakkan asas untuk komputer kuantum.

Menjelang akhir 1990-an, saintis sedang membangunkan bit kuantum (qubit) - unit maklumat kuantum - berdasarkan prinsip tenaga yang ditunjukkan oleh trio perintis.

Encik Martinis kemudiannya menggunakan kaedah ini untuk mencipta pemproses kuantum superkonduktor pertama, di mana qubit boleh berayun secara halus antara "0" dan "1" dalam superposisi kuantum yang canggih.

Menurut Jawatankuasa Nobel, transistor dalam mikrocip komputer hari ini adalah contoh bagaimana mekanik kuantum telah menjadi asas bagi teknologi harian, meletakkan asas bagi teknologi kuantum generasi akan datang, termasuk kriptografi kuantum, komputer kuantum dan penderia kuantum./.

(TTXVN/Vietnam+)

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