האקדמיה השוודית הכריזה על זכייתם של ג'ון קלארק, מישל דבורה וג'ון מרטיניס בפרס נובל לפיזיקה לשנת 2025, על גילוי תופעות קוונטיות במעגלים חשמליים שניתן להחזיק ביד
האקדמיה השוודית למדעים הכריזה היום (7 באוקטובר 2025) על הענקת פרס נובל לפיזיקה לפרופ' ג'ון קלארק (John Clarke), פרופ' מישל דבורֶה (Michel H. Devoret) ופרופ' ג'ון מרטיניס (John M. Martinis). השלושה חלקו את הפרס על גילוי תופעות קוונטיות בקנה מידה מקרוסקופי – תופעות שאפשר ממש "להחזיק ביד". "על גילוי מנהור קוונטי מקרוסקופי וקוונטיזציה של אנרגיה במעגל חשמלי"
שאלה מרכזית בפיזיקה היא מהו הגודל המרבי של מערכת היכולה להפגין תופעות קוונטיות. חתני פרס נובל השנה ביצעו ניסויים במעגל חשמלי והראו הן מנהור קוונטי והן רמות אנרגיה בדידות – במערכת גדולה מספיק כדי להחזיק אותה ביד.
המכניקה הקוונטית מאפשרת לחלקיק לעבור ישר דרך מחסום – תהליך המכונה מנהור (tunnelling). כאשר מערבים מספר רב של חלקיקים, התופעות הקוונטיות נעלמות בדרך כלל. ניסויי הזוכים הראו כי ניתן להפוך את התכונות הקוונטיות למוחשיות גם בקנה מידה מקרוסקופי.
בשנים 1984–1985, ג'ון קלארק, מישל דבורה וג'ון מרטיניס ערכו סדרת ניסויים במעגל אלקטרוני שבנוי ממוליכי־על – רכיבים היכולים להוליך זרם ללא התנגדות חשמלית. במעגל זה הופרדו הרכיבים המוליכי־על בשכבה דקה של חומר מבודד – סידור הנקרא "צומת ג'וזפסון" (Josephson junction). על ידי שיפור מתמיד ומדידה של תכונות המעגל, הצליחו השלושה לשלוט ולחקור את התופעות שהתעוררו כאשר הזרימו דרכו זרם.
החלקיקים הנעים במוליך־העל מתנהגים כישות אחת גדולה, הממלאת את כל המעגל. מערכת זו נמצאת תחילה במצב שבו זרם עובר ללא מתח חשמלי. המערכת "לכודה" במצב זה כאילו מאחורי מחסום שאינה יכולה לחצות. בניסוי הודגם האופי הקוונטי: המערכת הצליחה "לברוח" מהמצב חסר המתח באמצעות מנהור, והמעבר זוהה באמצעות הופעת מתח.
החוקרים הצליחו גם להראות כי המערכת מתנהגת כפי שמכניקה קוונטית חוזה – היא קוונטית, כלומר סופגת או פולטת כמויות אנרגיה מוגדרות בלבד.
"נהדר לחגוג את העובדה שמכניקת הקוונטים, שפותחה לפני מאה שנה, ממשיכה להפתיע אותנו שוב ושוב. היא גם שימושית להפליא, שכן היא הבסיס לכל הטכנולוגיה הדיגיטלית", אמר פרופ' אולה אריקסון, יו"ר ועדת הנובל לפיזיקה.
הטרנזיסטורים במעבדי המחשב הם דוגמה בולטת לטכנולוגיה קוונטית שכבר עיצבה את עולמנו. פרס הנובל השנה מצביע על הדרך לדור הבא של טכנולוגיות קוונטיות – כולל מחשבים קוונטיים, הצפנה קוונטית וחיישנים קוונטיים מדויקים.
הזוכים לשנת 2025:
- ג'ון קלארק, נולד 1942 בקיימברידג', בריטניה. דוקטורט 1968 מאוניברסיטת קיימברידג'. פרופסור באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, ארה"ב.
- מישל דבורה, נולד 1953 בפריז, צרפת. דוקטורט 1982 מאוניברסיטת פריז־סוד. פרופסור באוניברסיטת ייל בניו־הייבן, קונטיקט ובאוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה, ארה"ב.
- ג'ון מרטיניס, נולד 1958. דוקטורט 1987 מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי. פרופסור באוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה, ארה"ב.
סכום הפרס: 11 מיליון קרונות שוודיות (כ-10 מיליון אירו), שיחולקו שווה בשווה בין שלושת הזוכים.
כתבה עם הרחבה מדעית מאת ד"ר נועם חי תועלה בהמשך
עוד בנושא באתר הידען:
