ĐNO - Ngày 7/10, Giải Nobel Vật lý năm 2025 vinh danh 3 nhà khoa học Mỹ: John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis với phát hiện “hiệu ứng đường hầm lượng tử vĩ mô và lượng tử hóa năng lượng trong mạch điện”, mở ra cơ hội phát triển thế hệ công nghệ lượng tử tiếp theo.
Thế giới vi mô hiện hình trong lòng bàn tay
Nói một cách dễ hiểu, 3 nhà khoa học đã chứng minh rằng các hiện tượng cơ học lượng tử - vốn chỉ thấy ở thế giới siêu nhỏ, vẫn tồn tại ở quy mô vĩ mô, tức là với những vật thể con người có thể cầm nắm được.
CNN dẫn nhận định của Ủy ban Nobel Vật lý: “Cơ học lượng tử tồn tại hàng thế kỷ liên tục mang đến những bất ngờ mới, bởi đây là nền tảng của mọi công nghệ số. Không có công nghệ tiên tiến nào trong đời sống hiện nay mà không dựa trên cơ học lượng tử, từ điện thoại di động, máy ảnh cho đến cáp quang truyền dữ liệu”.
Trong nghiên cứu, 3 nhà khoa học này đã tạo ra một mạch siêu dẫn Josephson gồm hai khối vật liệu siêu dẫn ngăn cách bởi một lớp cách điện rất mỏng. Khi được làm lạnh gần nhiệt độ tuyệt đối không, các electron trong đó kết hợp thành các cặp Cooper, di chuyển đồng bộ và không gặp điện trở.
Điều đáng kinh ngạc là toàn bộ dòng điện - gồm hàng tỷ hạt, lại hành xử như một thực thể lượng tử duy nhất. Khi quan sát, họ thấy dòng điện có thể “xuyên qua” lớp cách điện, giống như một hạt đơn lẻ vượt qua bức tường năng lượng - hiện tượng được gọi là xuyên hầm lượng tử.
Các nhà khoa học cũng phát hiện năng lượng của mạch thay đổi theo từng mức rời rạc chứ không liên tục, xác nhận nguyên lý lượng tử hóa năng lượng.
Bước ngoặt cho kỷ nguyên công nghệ lượng tử
Công trình này không chỉ xác nhận tính đúng đắn của lý thuyết lượng tử ở cấp độ vĩ mô, mà còn đặt nền tảng cho công nghệ lượng tử tương lai, từ máy tính lượng tử, mật mã lượng tử đến cảm biến siêu nhạy.
Nhờ đó, máy tính lượng tử có thể xử lý khối dữ liệu khổng lồ nhanh hơn hàng triệu lần so với máy tính truyền thống. Mật mã lượng tử hứa hẹn tạo ra phương thức truyền thông tin gần như không thể bị đánh cắp. Trong khi đó, cảm biến lượng tử giúp đo đạc với độ chính xác đến mức có thể phát hiện những biến đổi nhỏ nhất trong từ trường, trọng lực hay cấu trúc sinh học.
Các mạch siêu dẫn kiểu Josephson hiện nay là phần lõi của nhiều bộ xử lý lượng tử do Google, IBM hay các phòng thí nghiệm quốc gia phát triển.
Đây là giải Nobel thứ hai được công bố của mùa Giải Nobel năm nay, sau Giải Nobel Y sinh ngày 6/10.
Năm 2024, Giải Nobel Vật lý được trao cho các giáo sư: John J. Hopfield và Geoffrey E. Hinton, vì những khám phá và phát minh nền tảng cho phép máy học với mạng nơ-ron nhân tạo.
Ba nhà khoa học được vinh danh đều là những gương mặt tiên phong trong lĩnh vực vật lý lượng tử thực nghiệm.
Nhà khoa học John Clarke (Đại học California, Berkeley) sinh năm 1942 tại Anh, là người tiên phong nghiên cứu thiết bị đo từ trường siêu nhạy SQUID.
Nhà khoa học Michel H. Devoret (Đại học Yale và Đại học California, Santa Barbara) sinh năm 1953 tại Paris, được biết đến với những đóng góp nền tảng cho mạch lượng tử.
Nhà khoa học John M. Martinis (Đại học California, Santa Barbara) sinh năm 1958, là người dẫn dắt các nỗ lực xây dựng bộ xử lý lượng tử siêu dẫn của Google.
