Cientistas que trouxeram estranheza quântica ao mundo real ganham o Prêmio Nobel em Física

Trabalhando até o final das décadas de 1970 e 1980, o trio mostrou que os loops supercondutores resfriados perto de zero absoluto poderia se comportar como átomos artificiais de grandes dimensões – saltando entre níveis de energia discreta e “tunelamento” através de barreiras de maneiras que antes pensam limitadas a partículas subatômicas.

Seus resultados transformaram uma curiosidade teórica em hardware prático. Ao provar isso O comportamento quântico pode ser projetadoeles lançaram as bases para Qubits supercondutoresos componentes principais agora usados ​​em computadores quânticos de protótipo construídos pelo Google, IBM e outros.

Até Clarke, DevORet e Martinis fizeram seus experimentos, mecânica quântica– A física da incerteza, tunelamento e superposição – era algo que os cientistas poderiam observar Somente em pequenos sistemas como átomos ou fótons. Ninguém sabia se esses efeitos poderiam sobreviver em algo grande o suficiente para construir um circuito de.

O que eles provaram é que você pode Engenheiro A Circuit – Wares, Loops, Josephson Junções – que ainda se comporta quântica mecanicamente. Esses circuitos podem conter informações em um estado quântico, que é exatamente o que um qubit faz. (UM qubitabreviação de bits quânticos, é a unidade básica de informação em um computador quântico. Ao contrário de um bit clássico que é 0 ou 1, um qubit pode existir em um “sobreposição” de ambos os estados ao mesmo tempo, permitindo que as máquinas quânticas processem muitas possibilidades simultaneamente.)

Sem a capacidade de fazer circuitos quânticos, não haveria computadores quânticos. Os experimentos vincularam o mundo quântico invisível aos dispositivos tangíveis em um banco de laboratório.

“Estou completamente atordoado. É claro que nunca me ocorreu de maneira alguma que isso possa ser a base de um prêmio Nobel”, disse Clarke à conferência de imprensa do Nobel por telefone. “Estou falando no meu telefone celular e suspeito que você também esteja, e uma das razões subjacentes que o telefone celular funciona é por causa de todo esse trabalho”.

O trio dividirá igualmente um prêmio em dinheiro de 11 milhões de kronor sueco, ou cerca de US $ 1,17 milhão.

Um prêmio décadas em formação

O reconhecimento chega aproximadamente quatro décadas após o trabalho originalrefletir a tendência do Comitê Nobel de esperar até que o impacto total de uma idéia seja inegável. Os prêmios do Nobel da Física geralmente chegam tarde:

• O prêmio de 2017 de detecção de ondas gravitacionais seguiu o trabalho iniciado na década de 1970.

• O prêmio Black-Hole de 2020 voltou à teoria dos anos 1960.

• Até o prêmio de Einstein de 1921 citou um artigo de 1905.

Esse Modelo de Lag Longo Atua menos como um troféu de “conquista da vida” do que uma confirmação de que uma idéia realmente remodelava um campo. Nesse caso, o que antes parecia uma curiosidade de nicho-efeitos de quadros em circuitos “macroscópicos”-se tornam a espinha dorsal de uma indústria de tecnologia quântica multibilionária.

Nos últimos anos, as máquinas de supercondutor-Quit realizaram simulações de química precoce e testes criptográficos, sinalizando que um ramo outrora esotérico da física agora alimenta dispositivos reais. O reconhecimento de suas raízes experimentais reforça o “boom quântico” de hoje, o trabalho criogênico e o design criogênico da era analógica.

A seleção era amplamente esperada e bem -vinda. Alguns observadores acham que os teóricos dos códigos de correção de erros quânticos poderiam compartilhar o palco, mas poucos contestam que Clarke, Devorret e Martinis forneceram a prova essencial de que os circuitos poderiam agir quânticos.

A imagem maior

A computação quântica representa um ameaça e um oportunidade para criptografia. Por um lado, máquinas quânticas poderosas poderiam eventualmente Quebre a criptografia de chave pública de hoje-Os algoritmos RSA e da curva elíptica que protegem carteiras de Bitcoin, assinaturas de blockchain e transações da Internet-considerando grandes números ou resolvendo problemas de log discreto exponencialmente mais rápido que os computadores clássicos.

Por outro lado, os princípios quânticos também permitem Criptografia pós-cantum (algoritmos clássicos resistentes a ataques quânticos) e distribuição quântica de chavesque usa emaranhado para detectar a escuta e promete sigilo comprovável.

Ao comemorar experimentos que preencheram os reinos quânticos e clássicos, a Academia reafirmou um tema Nobel familiar: Transformando o paradoxo em prática. O que começou como “estranheza quântica” nos livros didáticos se tornou a base de uma indústria emergente no valor de bilhões.