Нобелевскую премию по физике дали за открытие в квантовой механике
Лауреатами Нобелевской премии по физике за 2025 год стали американские ученые Джон Кларк, Мишель Деворе и Джон Мартинис. Все трое представляют Калифорнийский университет, а Деворе — также Йельский университет (в России это учебное заведение признали нежелательным).
Их наградили «за открытие макроскопического квантово-механического туннелирования и квантования энергии в электрической цепи». Под туннелированием подразумевается явление, при котором квантовая частица может преодолеть потенциальный барьер, несмотря на недостаток энергии (в рамках классической механики), поскольку частицы обладают волновыми свойствами.
В большинстве случаев поведение макроскопических тел с высокой точностью описывается классической механикой. Макроскопическое квантовое явление подразумевает, что его можно напрямую измерить — то есть в поведении объектов макроскопических масштабов можно с помощью приборов наблюдать проявление свойств квантовой механики.
«Лауреаты провели серию экспериментов, чтобы продемонстрировать, что необычные свойства квантового мира могут быть проявлены в системе, достаточно большой, чтобы держать ее в руке. Их сверхпроводящая электрическая система смогла туннелировать из одного состояния в другое, словно проходя прямо сквозь стену. Они также показали, что система поглощала и испускала энергию дозами определенного размера, как и предполагает квантовая механика», — сказано в сообщении Нобелевского комитета.
В чем суть открытия
Один из важнейших вопросов в физике — максимальный размер системы, способной продемонстрировать квантово-механические эффекты.
Кларк, Деворе и Мартинис в 1984 и 1985 годах провели серию экспериментов с электронной цепью, построенной из сверхпроводников — компонентов, способных проводить ток без электрического сопротивления. Они разделили сверхпроводящие компоненты тонким слоем непроводящего материала. С помощью измерений они смогли контролировать и исследовать явления, возникающие при пропускании тока через эту цепь. Заряженные частицы, движущиеся через сверхпроводник, вместе составляли систему, которая вела себя так, как если бы они были единой частицей, заполняющей всю цепь.
Система оказывается запертой в этом состоянии и проявляет свою квантовую природу, преодолевая состояние нулевого напряжения посредством туннелирования. Ее изменения регистрируются по появлению напряжения. Также ученым удалось продемонстрировать, что система ведет себя так, как предсказывает квантовая механика — она квантуется, то есть поглощает или испускает только определенное количество энергии.
Как отмечают в Нобелевском комитете, удостоенное премии открытие дало возможность для развития следующего поколения квантовых технологий, включая квантовую криптографию, квантовые компьютеры и квантовые датчики.
В 2024 году лауреатами Нобелевской премии по физике стали Джон Хопфилд (Принстонский университет, США) и Джеффри Хинтон (Университет Джеффри Хинтона, Канада) «за основополагающие открытия и изобретения» в области машинного обучения и нейросетей. Хопфилд, в частности, создал «ассоциативную память», которая может сохранять и реконструировать изображения и другие типы паттернов в данных. Хинтон изобрел метод, который позволяет автономно находить свойства в данных и, таким образом, идентифицировать определенные элементы на изображениях.
Нобелевскую премию по физике вручают с 1901 года. Она присуждалась ежегодно за исключением 1916, 1931, 1934 и 1940–1942 годов. Первым лауреатом премии в 1901 году стал Вильгельм Рентген.
До этого дня лауреатами премии становились 226 человек (число ученых, которые получают награду, обычно больше одного). А Джон Бардин был удостоен премии дважды — в 1956 году и 1972 году. Лишь пять раз премию получали женщины: Мария Кюри в 1903 году (совместно с мужем Пьером Кюри и коллегой Анри Беккерелем), Мария Гепперт-Майер в 1963 году (совместно с немцем Хансом Йенсеном и американцем Юджином Вигнером), Донна Стрикленд в 2018 году, Андреа Гез в 2020 году и Анн Л’Юилье в 2023 году.
Больше всего лауреатов — среди ученых из США (97).
Представителями СССР и России были 11 обладателей премии по физике. Последним лауреатом, которого Шведская академия наук в сообщении о присуждении премии назвала россиянином, стал в 2003 году Виталий Гинзбург. Разделивший с ним награду уроженец Москвы Алексей Абрикосов был представлен уже как американец. В 2010 году Нобелевки по физике удостоились еще два уроженца России — Андрей Гейм и Константин Новоселов, но оба они получали награду как британские физики и представители Университета Манчестера.
Нобелевская неделя в 2025 году началась 6 октября, когда были объявлены лауреаты премии по медицине. Ими стали Мэри Брункоу, Фред Рамсделл, Шимон Самагучи за открытия, касающиеся периферической иммунной толерантности.
В среду, 8 октября, Нобелевский комитет объявит лауреата премии по химии, 9 октября — по литературе. 10 октября станет известен лауреат Нобелевской премии мира.