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John Clarke, Michel Devoret y John Martinis demostraron efectos cuánticos en circuitos eléctricos a escala macroscópica
El Premio Nobel de Física 2025 fue concedido a John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis por sus descubrimientos fundamentales sobre los efectos cuánticos en sistemas eléctricos macroscópicos. La Real Academia Sueca de Ciencias anunció el galardón en reconocimiento a experimentos con superconductores que demostraron propiedades de la mecánica cuántica aplicables al desarrollo de chips y tecnologías cuánticas.
Los experimentos, realizados entre 1984 y 1985, lograron evidenciar el fenómeno del efecto túnel mecánico cuántico macroscópico y la cuantización de la energía en un circuito eléctrico. Clarke, de nacionalidad británica, trabaja en la Universidad de California en Berkeley; Devoret, francés, está afiliado a Yale y a la Universidad de California, Santa Barbara; mientras que Martinis, estadounidense, también colabora en UC Santa Barbara.
Según el comunicado oficial, «el sistema físico estudiado responde exactamente a las previsiones de la mecánica cuántica: sólo absorbe o emite cantidades concretas de energía». El equipo construyó un circuito electrónico con materiales superconductores separados por una delgada capa de material no conductor, una configuración conocida como unión Josephson.
Dicho sistema demostró su naturaleza cuántica cuando logró pasar de un estado sin voltaje a otro con voltaje mediante efecto túnel, fenómeno típicamente asociado a partículas subatómicas. Para ilustrar este comportamiento, la Real Academia explicó: «cuando lanzas una pelota contra una pared, puedes estar seguro de que rebotará hacia ti y te sorprendería mucho si la pelota apareciera, de repente, al otro lado de la pared».
El sistema superconductor utilizado se comportaba como una única partícula a gran escala. En condiciones cuidadosamente controladas, los científicos midieron cómo el circuito absorbía microondas de diferentes longitudes de onda, elevando su nivel de energía. Esta propiedad permitió confirmar que el sistema solo podía moverse entre niveles energéticos definidos, como predice la teoría cuántica.
Olle Eriksson, el presidente del Comité Nobel de Fisica, declaró: «es maravilloso celebrar cómo la mecánica cuántica, con un siglo de antigüedad, ofrece continuamente nuevas sorpresas. Además, es enormemente útil, ya que la mecánica cuántica es la base de toda la tecnología digital».
El trabajo se inspiró en los estudios teóricos de Anthony Leggett sobre el efecto túnel cuántico macroscópico. Devoret se incorporó como investigador postdoctoral al grupo de Clarke tras doctorarse en París, mientras que Martinis participaba como estudiante de doctorado. Juntos diseñaron un experimento que exigía aislamiento extremo de interferencias y alta precisión en las mediciones.
Con un tamaño cercano al centímetro, el chip fue clave en el experimento. Los investigadores alimentaron una corriente débil en la unión Josephson y observaron cuánto tardaba el sistema en salir del estado sin voltaje. Como la mecánica cuántica incluye elementos de azar, repitieron el experimento numerosas veces y graficaron los resultados.
Además, al aplicar microondas, comprobaron que el sistema absorbía ciertas frecuencias y se desplazaba a niveles de energía superiores. Esto permitió verificar que los cambios de estado dependían de la cantidad de energía recibida, en coherencia con el principio de cuantización.
El Nobel de Física 2025 es el segundo premio anunciado esta semana. El lunes 6 de octubre, Mary E. Brunkow, Fred Ramsdell y Shimon Sakaguchi fueron reconocidos en medicina por sus investigaciones sobre el sistema inmunológico. Los próximos anuncios incluirán los premios de química, literatura, paz y economía.
La ceremonia de premiación se celebrará el 10 de diciembre en Estocolmo, fecha que conmemora la muerte de Alfred Nobel en 1896. El galardón incluye una dotación económica de 11 millones de coronas suecas, equivalentes a 1,2 millones de dólares.
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