Нобелевская премия по физике в 2025 году присуждена

Джону Кларку (John Clarke), Мишелю Х. Деворе (Michel H. Devoret) и Джону М. Мартинису (John M. Martinis)

«за открытие макроскопического квантово-механического туннелирования и квантования энергии в электрической цепи».

Их эксперименты на чипе продемонстрировали квантовую физику в действии

Квантовая механика позволяет частице проходить сквозь барьер, используя процесс, называемый туннелированием. При большом числе частиц квантово-механические эффекты обычно становятся незначительными. Эксперименты лауреатов продемонстрировали, что квантово-механические свойства можно конкретизировать в макроскопическом масштабе.

В 1984 и 1985 годах Джон Кларк, Мишель Х. Деворе и Джон М. Мартинис провели серию экспериментов с электронной цепью, построенной из сверхпроводников – компонентов, способных проводить ток без электрического сопротивления. В цепи сверхпроводящие компоненты были разделены тонким слоем непроводящего материала, устройством, известным как джозефсоновский переход. Уточняя и измеряя все различные свойства своей цепи, они смогли контролировать и исследовать явления, возникающие при пропускании через неё тока. Вместе заряженные частицы, движущиеся через сверхпроводник, составляли систему, которая вела себя так, как если бы они были единой частицей, заполняющей всю цепь.

Минеев предложил ясное толкование физического смысла этого открытия: «туннелирование частиц через классически запрещённую область под потенциальным барьером—чисто квантово-механический эффект, описанный в 1928 году Георгием Гамовым для объяснения конечной вероятности радиоактивного альфа-распада ядер. Этот же механизм, связанный с туннелированием куперовских пар, лежит в основе эффекта Джозефсона—бездиссипативного протекания постоянного тока через контакт между двумя сверхпроводниками. Конечное падение напряжения, т. е. разрушение сверхпроводящего состояния, возникает при токах, превышающих некоторое критическое значение. Возникновение диссипативного режима возможно и при токах, меньших критических, за счёт скачков макроскопической переменной разности фаз сверхпроводящих состояний на контакте, которые происходят как за счёт термоактивационного механизма преодоления потенциального барьера, так и за счёт квантового подбарьерного туннелирования. Экспериментальные исследования перехода между этими двумя механизмами в электрической цепи с джозефсоновским контактом были удостоены Нобелевской премии по физике 2025 года» [4].

Ключевые публикации

1. M. H. Devoret, J. M. Martinis, D. Esteve, J. M. Clarke. Resonant Activation from the Zero-Voltage State of a Current-Biased Josephson Junction // Phys. Rev. Lett. 53, 1260 (1984). doi 10.1103/PhysRevLett.53.1260. Cited by 250.

2. J. M. Martinis, M. H. Devoret, J. Clarke. Energy-Level Quantization in the ZeroVoltage State of a Current-Biased Josephson Junction // Phys. Rev. Lett. 55, 1543 (1985). doi 10.1103/PhysRevLett.55.1543. Cited by 520.

3. M. H. Devoret, J. M. Martinis, J. Clarke. Measurement of Macroscopic Quantum Tunneling out of a Zero-Voltage State of a Current-Biased Josephson Junction // Phys. Rev. Lett. 55, 1908 (1985). doi 10.1103/PhysRevLett.55.1908. Cited by 581.

4. В.П. Минеев. О Нобелевской премии по физике 2025 года // УФН 195, 1232–1234 (2025). doi 10.3367/UFNr.2025.10.040053

Для понимания сути открытия полезно прочитать

Press release (pdf, 215КБ)

Popular information (pdf, 449КБ)

Scientific background 2025 (pdf, 668КБ)