La Real Academia Sueca de las Ciencias ha galardonado a los investigadores estadounidenses John Clarke, Michel H. Devoret, y John M. Martinis por su descubrimiento del efecto túnel cuántico macroscópico y la cuantización de la energía en un circuito eléctrico.
John Clarke, Michel H. Devoret, y John M. Martinis son los galardonados por la Real Academia Sueca de las Ciencias con el Premio Nobel de Física 2025, los tres investigadores de la Universidad de California (EE UU), por la demostración del efecto túnel cuántico macroscópico y la cuantización de la energía en un circuito eléctrico.
Una cuestión importante en física es el tamaño máximo de un sistema que puede demostrar efectos mecánicos cuánticos. Los galardonados con el Premio Nobel de este año realizaron experimentos con un circuito eléctrico en el que demostraron tanto el efecto túnel cuántico como los niveles de energía cuantificados en un sistema lo suficientemente grande como para caber en la mano.
La mecánica cuántica permite que una partícula atraviese una barrera, utilizando un proceso denominado efecto túnel. Cuando interviene un gran número de partículas, los efectos de la mecánica cuántica suelen ser insignificantes. Los experimentos de los galardonados demostraron que las propiedades de la mecánica cuántica pueden concretarse a escala macroscópica.
En 1984 y 1985, John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis llevaron a cabo una serie de experimentos con un circuito electrónico construido con superconductores, componentes que pueden conducir la corriente sin resistencia eléctrica.
En el circuito, los componentes superconductores estaban separados por una fina capa de material no conductor, una configuración conocida como unión Josephson. Al refinar y medir todas las diversas propiedades de su circuito, pudieron controlar y explorar los fenómenos que se producían cuando hacían pasar una corriente a través de él.
En conjunto, las partículas cargadas que se movían a través del superconductor formaban un sistema que se comportaba como si fueran una sola partícula que llenaba todo el circuito. Este sistema macroscópico similar a una partícula se encuentra inicialmente en un estado en el que la corriente fluye sin ningún voltaje. El sistema queda atrapado en este estado, como si estuviera detrás de una barrera que no puede atravesar.
En el experimento, el sistema muestra su carácter cuántico al lograr escapar del estado de voltaje cero mediante el efecto túnel. El cambio de estado del sistema se detecta mediante la aparición de un voltaje.
Los galardonados también pudieron demostrar que el sistema se comporta de la manera prevista por la mecánica cuántica: está cuantificado, lo que significa que solo absorbe o emite cantidades específicas de energía.
“Es maravilloso poder celebrar la forma en que la mecánica cuántica centenaria ofrece continuamente nuevas sorpresas. También es enormemente útil, ya que la mecánica cuántica es la base de toda la tecnología digital”, afirma Olle Eriksson, presidente del Comité Nobel de Física.
Los transistores de los microchips de los ordenadores son un ejemplo de la tecnología cuántica que nos rodea. El Premio Nobel de Física de este año ha brindado oportunidades para desarrollar la próxima generación de tecnología cuántica, incluida la criptografía cuántica, los ordenadores cuánticos y los sensores cuánticos.
El análisis conjunto de datos de dos de los grandes experimentos globales sobre neutrinos, el NOvA y el T2K, revela más información sobre el comportamiento de estas partículas fundamentales tan difíciles de estudiar. En concreto, desvela detalles de cómo se mezclan los neutrinos y su proceso de oscilación, útil para investigar la asimetría entre la materia y la antimateria en el universo.
El físico fue pionero en la medición del espectro de radiación del fondo cósmico de microondas y cofundador de la misión COBE. También recibió el Premio Princesa de Asturias de Investigación en 2017.
