Giải Nobel Vật lý 2025 thuộc về 3 nhà khoa học khám phá hiệu ứng đường hầm lượng tử

07/10/2025 - 17:47

PNO - Giải Nobel Vật lý 2025 được trao cho 3 nhà khoa học người Mỹ là: John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis "vì khám phá ra hiệu ứng đường hầm cơ học lượng tử vĩ mô và lượng tử hóa năng lượng trong mạch điện”.

3 nhà khoa học Mỹ cùng chia sẻ giải Nobel Vật lý năm 2025 - Ảnh: Ủy ban Nobel
3 nhà khoa học Mỹ cùng chia sẻ giải Nobel Vật lý năm 2025 - Ảnh: Ủy ban Nobel

Cơ học lượng tử cho phép một hạt di chuyển thẳng qua một rào cản, sử dụng quá trình gọi là đường hầm. Nhưng ngay khi có sự tham gia của số lượng lớn các hạt, các hiệu ứng cơ học lượng tử thường trở nên khó nhận biết.

Vì vậy, một câu hỏi lớn trong vật lý là kích thước hiệu quả của một hệ thống giúp chứng minh các hiệu ứng cơ học lượng tử. Thí nghiệm của những người đoạt giải đã chứng minh rằng, các đặc tính của cơ học lượng tử có thể được cụ thể hóa ở quy mô vĩ mô thông qua một công cụ chỉ lớn vừa lòng bàn tay.

Năm 1984 và 1985, John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis đã tiến hành một loạt thí nghiệm với một mạch điện tử được chế tạo từ các chất siêu dẫn, các linh kiện có thể dẫn dòng điện mà không có điện trở.

Trong mạch, các linh kiện siêu dẫn được ngăn cách bởi 1 lớp mỏng vật liệu không dẫn điện, 1 cấu trúc được gọi là tiếp giáp Josephson. Bằng cách tinh chỉnh và đo lường tất cả các tính chất khác nhau của mạch, họ đã có thể kiểm soát và khám phá các hiện tượng phát sinh khi cho dòng điện chạy qua.

Hệ thống giống hạt này ban đầu chỉ cho thấy trạng thái dòng điện chạy qua mà không có điện áp. Nói cách khác, hệ thống như bị mắc kẹt vì có một rào cản mà nó không thể vượt qua.

Tiếp đến, các hạt tích điện chuyển động qua chất siêu dẫn cùng nhau tạo thành hệ thống hoạt động như thể chúng là 1 hạt duy nhất lấp đầy toàn bộ mạch.

Như vậy, hệ thống thể hiện tính chất lượng tử của nó bằng cách thoát khỏi trạng thái điện áp bằng 0 thông qua hiệu ứng đường hầm. Trạng thái thay đổi của hệ thống được phát hiện thông qua sự xuất hiện của điện áp.

Những người đoạt giải cũng chứng minh rằng hệ thống hoạt động theo cách mà cơ học lượng tử dự đoán - hạt tích điện được lượng tử hóa, nghĩa là nó chỉ hấp thụ hoặc phát ra một lượng năng lượng nhất định.

Đường hầm lượng tử giúp hạt năng lượng đi xuyên qua vật cản
Đường hầm lượng tử giúp hạt năng lượng đi xuyên qua vật cản

Chủ tịch Ủy ban Nobel Vật lý Olle Eriksson phát biểu: “Thật tuyệt vời khi có thể tôn vinh cách mà cơ học lượng tử đã tồn tại hàng thế kỷ liên tục mang đến những bất ngờ mới. Nó cũng vô cùng hữu ích, vì cơ học lượng tử là nền tảng của tất cả công nghệ kỹ thuật số”.

Các bóng bán dẫn trong vi mạch máy tính là một ví dụ về công nghệ lượng tử đã được thiết lập xung quanh chúng ta. Giải Nobel Vật lý năm nay đã mang đến cơ hội phát triển thế hệ công nghệ lượng tử tiếp theo, bao gồm mật mã lượng tử, máy tính lượng tử và cảm biến lượng tử.

Giải thưởng trị giá 11 triệu kronor Thụy Điển sẽ được chia đều cho 3 người đoạt giải.

Linh La (theo Nobel Prize)

 

news_is_not_ads=
TIN MỚI