بر اساس اعلام «کمیته نوبل» در آکادمی علوم سلطنتی سوئد روز سه‌شنبه اعلام کرد که«جان کلارک» (John Clarke)، «میشل دووُره» (Michel H. Devoret) و «جان مارتینیس» (John M. Martinis) به دلیل مطالعاتی که نشان داد قوانین کوانتومی می‌توانند در سامانه‌هایی در مقیاس ماکروسکوپی یا قابل مشاهده نیز رخ دهند، برنده جایزه امسال شده‌اند.
این دستاورد به درک تازه‌ای از پیوند میان فیزیک کوانتومی و فناوری‌های مهندسی انجامید و راه را برای تحقق رایانه‌های کوانتومی هموار کرد.
از تئوری تا مشاهده؛ کوانتوم در ابعاد قابل لمس
قوانین فیزیک کوانتومی معمولاً رفتار ذرات زیراتمی را توصیف می‌کنند؛ جهانی که در آن الکترون‌ها می‌توانند از سد‌های انرژی عبور کنند و ذرات، انرژی را در بسته‌های کوچک و گسسته دریافت یا از دست بدهند.
این پدیده‌ها، مانند «تونل‌زنی کوانتومی» (Quantum tunneling)، تا مدت‌ها فقط در مقیاس‌های بسیار کوچک قابل مشاهده بودند. اما در میانه دهه ۱۹۸۰، سه فیزیک‌دان آمریکایی ثابت کردند که این رفتار‌ها می‌توانند در سامانه‌ای به اندازه کافی بزرگ برای مشاهده نیز رخ دهند، نقطه عطفی که تصور ما از مرز‌های فیزیک را تغییر داد.
در یکی از این آزمایش‌ها، پژوهشگران از تراشه‌ای شامل مدار‌های ابررسانا استفاده کردند؛ مدار‌هایی که جریان الکتریکی در آنها بدون مقاومت حرکت می‌کند. در شرایط خاص، جریان درون مدار در وضعیتی گرفتار می‌شد که امکان خروج از آن را نداشت، درست مانند ذره‌ای که پشت دیواری انرژی‌زا گیر افتاده باشد.
در لحظه‌ای خاص، جریان ناگهان از حالت «بی‌ولتاژ» به حالت «دارای ولتاژ» پرید، پدیده‌ای که نخستین مشاهده مستقیم از تونل‌زنی کوانتومی در ابعادی بزرگ‌تر بود.
انرژی کوانتومی در مدار‌های ماکروسکوپی
پژوهشگران همچنین دریافتند که این سامانه فقط می‌تواند نور را در فرکانس‌های خاصی جذب کند، نشانه‌ای از آن‌که انرژی در سطوح گسسته یا همان کوانتیده وجود دارد.
به بیان ساده، همان قوانینی که رفتار الکترون‌ها را در اتم‌ها کنترل می‌کنند، در این مدار ابررسانا نیز برقرار بودند. این مشاهده تأییدی تجربی بر پیش‌بینی «آنتونی لِجِت» (Anthony James Leggett)، در دهه ۱۹۷۰ بود؛ فیزیک‌دانی که سال‌ها پیش گفته بود ممکن است آثار کوانتومی در سامانه‌های بزرگ نیز قابل مشاهده باشند.
لجت در گفت‌وگویی پس از اعلام نتایج گفت: «خیلی خوشحالم. امیدوار بودم این دستاورد روزی به رسمیت شناخته شود. این پژوهش نشان داد مرز میان جهان کوانتومی و دنیای قابل مشاهده چقدر باریک است.»
از مدار ابررسانا تا رایانه‌های کوانتومی
بر اساس گزارش «نیویورک تایمز» (The NewYork Times)؛ نتایج این مطالعات سنگ‌بنای بسیاری از فناوری‌های مدرن شد؛ از تلفن‌های هوشمند و دوربین‌ها گرفته تا کابل‌های فیبر نوری و سامانه‌های مخابراتی.
اما مهم‌تر از همه، این پژوهش مسیر ساخت رایانه‌های کوانتومی را هموار کرد، ماشین‌هایی که قادرند محاسباتی را در چند دقیقه انجام دهند که ابررایانه‌های امروزی حتی در طول عمر جهان هم از پس آن برنمی‌آیند.
«جاناتان بگر» (Jonathan Bagger)، مدیر «انجمن فیزیک آمریکا» (American Physical Society)، در واکنش به این انتخاب گفت: «این جایزه نشان می‌دهد چرا باید در تحقیقاتی سرمایه‌گذاری کرد که شاید امروز کاربردی نداشته باشند، اما فردا جهان را دگرگون می‌کنند.»
سه دانشمند، یک مسیر
هر سه برنده از دانشگاه‌های آمریکا هستند.جان کلارک، استاد بازنشسته «دانشگاه کالیفرنیا» در برکلی، از پیشگامان الکترونیک ابررساناست و به گفته همکارانش «پدرخوانده فیزیک ابررسانا» به‌شمار می‌آید.
میشل دووُره، فیزیک‌دان فرانسوی‌تبار و استاد بازنشسته «دانشگاه ییل»، اکنون به‌عنوان مشاور علمی در حوزه رایانش کوانتومی فعالیت دارد.
جان مارتینیس، استاد بازنشسته «دانشگاه کالیفرنیا» در سانتا باربارا، در دهه گذشته هدایت تیم رایانش کوانتومی گوگل را بر عهده داشت و نخستین دستگاهی را ساخت که به «برتری کوانتومی» دست یافت.
کلارک در تماس تلفنی با کمیته نوبل گفت: «به‌سختی می‌توانم توصیف کنم چه احساسی دارم. هرگز تصور نمی‌کردم کاری که ۴۰ سال پیش انجام دادیم، روزی چنین جایزه‌ای بگیرد.»
میراث کوانتومی
امروز رقابت میان شرکت‌های بزرگ فناوری و مؤسسات علمی برای ساخت رایانه‌های کوانتومی شدت گرفته است. گوگل، آمازون، مایکروسافت و ده‌ها استارتاپ در پی دستیابی به سامانه‌ای‌اند که بتواند از قوانین عجیب کوانتوم برای حل مسائل پیچیده بهره ببرد.
هرچند این فناوری هنوز در مرحله آزمایشی است، اما کارشناسان معتقدند روزی توان آن را خواهد داشت که نه‌تنها صنعت محاسبات، بلکه داروسازی، رمزنگاری و هوش مصنوعی را نیز متحول کند.
هنوز ناشناخته، اما ملموس
نوبل فیزیک ۲۰۲۵ یادآور این واقعیت است که علم همیشه در مرز میان ناشناخته و ملموس حرکت می‌کند. پژوهشی که چهار دهه پیش در سکوت آغاز شد، امروز الهام‌بخش انقلابی در فناوری‌های کوانتومی است؛ گواهی بر این‌که حتی قوانین اسرارآمیز جهان زیراتمی هم می‌توانند پایه دنیای فردای ما باشند.
انتهای پیام/