Três investigadores de ciência quântica recebem o Prémio Nobel da Física 2025
"É maravilhoso poder celebrar a forma como a mecânica quântica centenária oferece continuamente novas surpresas"
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A Academia Real das Ciências da Suécia decidiu atribuir o Prémio Nobel da Física de 2025 a John Clarke (Universidade da Califórnia, Berkeley, EUA), Michel H. Devoret (Universidade de Yale, New Haven, CT e Universidade da Califórnia, Santa Barbara, EUA) e John M. Martinis Universidade da Califórnia, Santa Barbara, EUA "pela descoberta do tunelamento mecânico quântico macroscópico e da quantificação da energia num circuito elétrico".
As suas experiências num chip revelaram a física quântica em ação
Uma questão importante em física é a dimensão máxima de um sistema que pode demonstrar efeitos de mecânica quântica. Os laureados com o Prémio Nobel deste ano realizaram experiências com um circuito elétrico em que demonstraram a existência de tunelização mecânica quântica e de níveis de energia quantificados num sistema suficientemente grande para ser segurado na mão.
A mecânica quântica permite que uma partícula se desloque diretamente através de uma barreira, utilizando um processo designado por tunelamento. Quando se trata de um grande número de partículas, os efeitos da mecânica quântica tornam-se geralmente insignificantes. As experiências dos laureados demonstraram que as propriedades da mecânica quântica podem ser concretizadas à escala macroscópica.
Em 1984 e 1985, John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis realizaram uma série de experiências com um circuito eletrónico construído com supercondutores, componentes que podem conduzir uma corrente sem resistência eléctrica. No circuito, os componentes supercondutores estavam separados por uma fina camada de material não condutor, uma configuração conhecida como junção Josephson. Ao aperfeiçoar e medir todas as propriedades do seu circuito, conseguiram controlar e explorar os fenómenos que surgiam quando passavam uma corrente através dele. Em conjunto, as partículas carregadas que se deslocavam através do supercondutor formavam um sistema que se comportava como se fossem uma única partícula que preenchia todo o circuito.
Este sistema macroscópico, semelhante a uma partícula, encontra-se inicialmente num estado em que a corrente flui sem qualquer tensão. O sistema está preso neste estado, como se estivesse atrás de uma barreira que não pode atravessar. Na experiência, o sistema mostra o seu carácter quântico ao conseguir escapar ao estado de tensão zero através de tunelamento. A mudança de estado do sistema é detectada através do aparecimento de uma tensão.
Os laureados puderam também demonstrar que o sistema se comporta da forma prevista pela mecânica quântica - é quantificado, o que significa que apenas absorve ou emite quantidades específicas de energia.
"É maravilhoso poder celebrar o facto de a mecânica quântica centenária oferecer continuamente novas surpresas. É também extremamente útil, uma vez que a mecânica quântica é a base de toda a tecnologia digital", afirma Olle Eriksson, Presidente do Comité Nobel da Física.
Os transístores dos microchips de computador são um exemplo da tecnologia quântica estabelecida que nos rodeia. O Prémio Nobel da Física deste ano proporcionou oportunidades para o desenvolvimento da próxima geração de tecnologia quântica, incluindo a criptografia quântica, os computadores quânticos e os sensores quânticos.
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