Drie wetenschappers van Amerikaanse universiteiten, John Clark, Mitchell Devoret en John Martinis, hebben dit jaar de Nobelprijs voor natuurkunde gewonnen voor hun baanbrekende werk op het gebied van de kwantummechanica. De prijs werd toegekend voor hun ontdekking van de macroscopische kwantummechanische tunneling en de kwantum van energie in een elektrisch circuit. Dit fenomeen, bekend als macroscopische kwantumtunneling (MQT), is een verschijnsel waarbij een macroscopisch object kwantummechanisch gedrag vertoont door een energiebarrière te overwinnen die volgens de klassieke fysica niet mogelijk zou zijn.
MQT is waargenomen in systemen zoals supergeleiders en Bose-Einstein condensaten, waarbij de collectieve vrijheidsgraden van vele deeltjes worden beschreven door een enkele golf. Dit fenomeen vormde de theoretische en experimentele basis voor de Nobelprijs in de natuurkunde die dit jaar aan de drie wetenschappers werd toegekend. Daarnaast werd ook de kwantumenergie in een elektrisch circuit benadrukt als onderwerp van de prijs. Dit concept houdt in dat energie niet continu is, maar op discrete niveaus bestaat, vergelijkbaar met trappen op een trap in plaats van een oprit.
Het waarnemen van kwantumgedrag in systemen zoals macroscopische “deeltjes” in een supergeleidend circuit illustreert hoe deze systemen kunnen bestaan in nulspanning en via kwantumtunneling kunnen bewegen tussen verschillende energieniveaus. Dit fenomeen verklaart hoe elektrische circuits kwantumkenmerken kunnen vertonen, waarbij energie wordt geabsorbeerd of uitgestoten in specifieke hoeveelheden. De Nobelprijs voor natuurkunde 2025 erkent dus het belang van deze ontdekkingen en de impact ervan op het begrip van kwantummechanica en elektrische circuits.
