08.10.2025 EPA/CHRISTINE OLSSON/TT
Fizycy zatrudnieni na amerykańskich uniwersytetach – John Clarke, Michel H. Devoret oraz John M. Martinis – zostali uhonorowani Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie makroskopowego tunelowania kwantowego i kwantyzacji energii w obwodzie elektrycznym. Miały one wpływ na postęp w dziedzinie kryptografii kwantowej oraz komputerów kwantowych.
– Czasami twierdzimy, że pewna Nagroda Nobla z fizyki jest przyznawana za badania teoretyczne albo eksperymentalne. Lecz istnieją nagrody, które nie pasują do tego podziału. Tak jest w przypadku tej nagrody: jest to nagroda za technologię – powiedział PAP dr Grzegorz Łach z Instytutu Fizyki Teoretycznej Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.
W latach 1984 i 1985 John Clarke, Michel H. Devoret oraz John M. Martinis wykonali serię doświadczeń z obwodem elektronicznym zbudowanym z nadprzewodników – komponentów, które potrafią przewodzić prąd bez oporu elektrycznego. W obwodzie elementy nadprzewodzące były oddzielone cienką warstwą tworzywa nieprzewodzącego, w systemie znanym jako złącze Josephsona.
Doskonaląc i analizując wszystkie cechy swojego obwodu, tegoroczni nobliści byli w stanie nadzorować i badać zjawiska występujące podczas przepływu przez niego prądu. Razem naładowane drobiny przemieszczające się przez nadprzewodnik formowały układ, który zachowywał się tak, jakby był pojedynczą drobiną wypełniającą cały obwód.
Ten makroskopowy, cząstkowy system znajdował się początkowo w stanie, w którym prąd płynie bez żadnego napięcia. System był uwięziony w tym stanie, jak za barierą, której nie może pokonać. W eksperymencie system ukazał swój kwantowy charakter, opuszczając stan zerowego napięcia poprzez tunelowanie. Pojawienie się napięcia zasygnalizowało odmieniony stan systemu.
Laureaci mogli również udowodnić, że system działa w sposób przewidywany przez mechanikę kwantową – jest skwantowany, co znaczy, że absorbuje lub emituje tylko określone wartości energii.
Jak wspomniał PAP dr hab. inż. Teodor Buchner, profesor Politechniki Warszawskiej, kierownik Zakładu Fizyki Układów Złożonych i członek Rady Klastra Q – Klastra Technologii Kwantowych, tegoroczny Nobel to „reflektor skierowany na punkt styku makroświata i mikroświata, demonstrujący, że istnieją tam zjawiska, o których wcześniej nie rozważaliśmy”. – W związku z tym pora zweryfikować wiele dotychczasowych przekonań – zaakcentował.
Zaznaczył, że rozwój fizyki kwantowej przekłada się na liczne sfery życia codziennego i gospodarki – farmację, medycynę, chemię, biologię albo bezpieczeństwo państwowe. Dzięki tej dziedzinie powstają nie tylko komputery kwantowe, lecz na przykład nowoczesne czujniki radiowe i magnetyczne; czujniki chemiczne, które potrafią detekować bardzo niskie stężenia różnych substancji; mikroskopy tunelowe i nowe metody obrazowania (jak te wykorzystujące splątanie kwantowe – odkrycie uhonorowane Noblem 2022) albo magnetometry, czyli bardzo precyzyjne mierniki pola magnetycznego.
Jednym z przykładów zastosowań technologii kwantowej są tranzystory w powszechnych mikroprocesorach komputerowych. Odkrycie nagrodzone tegorocznym Noblem dało impuls do rozwoju następnej generacji technologii kwantowej, w tym kryptografii kwantowej, komputerów kwantowych i sensorów.
Prof. Michał Horodecki z Międzynarodowego Centrum Teorii Technologii Kwantowych Uniwersytetu Gdańskiego zwrócił uwagę w wywiadzie dla PAP, że obszar, w którym przyznano tegorocznego Nobla, to fizyka mezoskopowa, elektronika zespolona z mechaniką kwantową. – Ostatecznie doprowadziła do utworzenia kubitu, czyli najmniejszej jednostki informacji kwantowej. Dopięły go co prawda inne zespoły, ale podstawą tego jest właśnie kwantowanie obwodów elektronicznych – zaznaczył naukowiec.
Prof. Horodecki ma nadzieję, że nagroda Nobla przyznana w tym obszarze spowoduje, że będą o nim chętniej w Polsce słuchać zarówno decydenci, jak i badacze. – Warto się tym zająć, ponieważ potencjał mamy bardzo duży. Zwłaszcza że Polska jest bardzo dobra w teorii informatyki kwantowej. Już przełożyło się to na rozwój eksperymentalny optyki kwantowej – to istotny fundament eksperymentalnej informatyki kwantowej. Natomiast jest ta druga noga informatyki kwantowej, czyli właśnie na ciele stałym, na tych technologiach, na których zbudowana jest cała siła przemysłu informatycznego. I tutaj zaniedbaliśmy sprawę – przyznał.
– Nie nabywajmy „kwantowych komputerów”, ale wykształćmy kadrę naukową, która będzie realizować badania w obrębie elektroniki kwantowej. To nam się bardzo opłaci – zaapelował. (PAP)
Nauka w Polsce
bar/ mhr/
