Ba nhà khoa học Mỹ đoạt giải Nobel Vật lý 2025 với nghiên cứu về lượng tử

VHO - Giải Nobel Vật lý năm 2025 được Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển công bố lúc 11h45 ngày 7.10 (giờ địa phương) tại Stockholm, trao cho ba nhà khoa học John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis. Họ được vinh danh vì “phát hiện đường hầm cơ học lượng tử vĩ mô và lượng tử hóa năng lượng trong mạch điện”.

Thí nghiệm đột phá với mạch siêu dẫn

Ba nhà khoa học được vinh danh năm nay đều là những gương mặt tiêu biểu trong lĩnh vực vật lý lượng tử. John Clarke (83 tuổi), sinh tại Anh, giáo sư Đại học California Berkeley, Mỹ; Michel H. Devoret (72 tuổi), sinh tại Pháp, giáo sư tại Đại học Yale và Đại học California Santa Barbara, Mỹ; John M. Martinis (67 tuổi), giáo sư tại Đại học California Santa Barbara, Mỹ.

Chia sẻ sau khi biết tin được trao giải Nobel Vật lý 2025, Giáo sư John Clarke bày tỏ sự ngạc nhiên và xúc động: “Tôi hoàn toàn sửng sốt. Tôi chưa từng nghĩ những nghiên cứu đó lại trở thành nền tảng cho một giải Nobel.”

Thành tựu của ba nhà khoa học góp phần mở rộng hiểu biết của nhân loại về cơ học lượng tử, lĩnh vực mô tả thế giới vi mô, nơi các hạt có thể tồn tại ở nhiều trạng thái cùng lúc hoặc xuyên qua rào cản nhờ hiệu ứng đường hầm.

Tuy nhiên, khi số lượng hạt tăng lên, các hiệu ứng lượng tử thường mờ nhạt, khiến thế giới vĩ mô, những vật thể mà con người có thể nhìn thấy và chạm vào, dường như chỉ tuân theo các quy luật cổ điển.

Công trình của 3 nhà khoa học đã làm thay đổi quan niệm này, chứng minh rằng các hiệu ứng lượng tử vẫn có thể được quan sát ở quy mô lớn, mở ra cánh cửa cho thế hệ công nghệ lượng tử tiếp theo.

Trong các năm 1984 - 1985, John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis tiến hành loạt thí nghiệm với mạch điện siêu dẫn, loại vật liệu có thể dẫn dòng điện mà không có điện trở.

Các linh kiện siêu dẫn được ngăn cách bởi một lớp mỏng vật liệu cách điện, tạo thành tiếp giáp Josephson, cấu trúc cốt lõi trong nhiều thiết bị lượng tử hiện nay.

Bằng cách tinh chỉnh và đo lường cẩn thận mọi đặc tính của mạch, nhóm nghiên cứu đã kiểm soát và khám phá các hiện tượng lượng tử khi dòng điện chạy qua.

Tập hợp các hạt tích điện trong chất siêu dẫn hành xử như một hạt duy nhất lấp đầy toàn bộ mạch.

Ban đầu, hệ thống ở trạng thái có dòng điện nhưng không xuất hiện điện áp, như thể bị “mắc kẹt” sau một rào cản năng lượng. Trong thí nghiệm, hệ thống thoát khỏi trạng thái này nhờ hiệu ứng đường hầm lượng tử, tạo ra điện áp, dấu hiệu cho thấy sự chuyển trạng thái lượng tử đã diễn ra.

Các nhà khoa học cũng chứng minh rằng hệ thống hoạt động chính xác như dự đoán của cơ học lượng tử, nghĩa là năng lượng của nó được lượng tử hóa, chỉ có thể hấp thụ hoặc phát ra những mức năng lượng xác định.

Giải Nobel Vật lý 2024 vinh danh công trình nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo

VHO - Ngày 8.10 tại thủ đô Stockholm, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã trao Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2024 cho 2 nhà khoa học John J. Hopfield và Geoffrey E. Hinton "vì những khám phá và phát minh nền tảng cho phép học máy sử dụng mạng nơ-ron nhân tạo".

Từ nền tảng lý thuyết đến công nghệ tương lai

“Thật tuyệt vời khi được tôn vinh cách mà cơ học lượng tử, dù đã hơn một thế kỷ, vẫn liên tục mang đến những bất ngờ mới. Nó cũng vô cùng hữu ích, vì là nền tảng của toàn bộ công nghệ số hiện đại,” ông Olle Eriksson, Chủ tịch Ủy ban Nobel Vật lý chia sẻ.

Bóng bán dẫn trong vi mạch máy tính là ví dụ điển hình của công nghệ lượng tử đã được ứng dụng rộng rãi. Thành tựu của ba nhà khoa học mở ra triển vọng phát triển thế hệ công nghệ lượng tử tiếp theo, bao gồm mã hóa lượng tử, máy tính lượng tử và cảm biến lượng tử.

Giải thưởng Nobel ra đời cách đây 120 năm do nhà phát minh Thụy Điển Alfred Nobel khởi xướng, trao giải cho các hạng mục Y sinh, Vật lý, Vật lý, Văn học và Hòa bình và giải Nobel Kinh tế mới được bổ sung sau này.

Năm ngoái, giải Nobel Vật lý được trao cho 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".