La Real Academia Sueca de Ciencias concedió el Premio Nobel de Física 2025 a tres físicos por experimentos con superconductores que darán pie a tecnología como computadoras cuánticas
Por: Juan Méndez
El Premio Nobel de Física 2025 fue otorgado este martes 7 de octubre a John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis por el descubrimiento de la tunelización mecánica cuántica macroscópica y la cuantificación de la energía en un circuito eléctrico, anunció la Real Academia Sueca de Ciencias.
Estos tres profesores originarios de Reino Unido, Francia y Estados Unidos, condujeron entre 1984 y 1985 una serie de experimentos con un circuito eléctrico en los que demostraron efectos de la mecánica cuántica en escala macroscópica, tan grande como para sostenerse con la mano.
Se explicó que estos experimentos se hicieron con apoyo de un circuito electrónico compuesto por superconductores, los cuales fueron capaces de conducir corriente sin resistencias eléctricas, lo cual podría impulsar el desarrollo de nuevas formas de tecnología cuántica, como la criptografía cuántica, las computadoras cuánticas y los sensores cuánticos.
¿Quienes son los ganadores del Premio Nobel de Física 2025?
- John Clarke (Cambridge, Reino Unido, 1942) obtuvo su doctorado en la Universidad de Cambridge y es profesor en la Universidad de California, Berkeley.
- Michel H. Devoret (París, Francia, 1953) se doctoró en la Universidad Paris-Sud y actualmente es profesor en Yale y en la Universidad de California, Santa Bárbara.
- John M. Martinis (EE. UU., 1958) realizó su doctorado en la Universidad de California, Berkeley, y es profesor en Santa Bárbara.
En conjunto, estos tres hombres dieron con la tunelización mecánica cuántica, la cual alude a un conjunto de partículas que se comporta como una sola es capaz de atravesar barreras de energía desafiando a la física clásica.
“El Premio Nobel de Física de este año ha brindado oportunidades para desarrollar la próxima generación de tecnología cuántica, incluida la criptografía cuántica, las computadoras cuánticas y los sensores cuánticos”, consideró el Comité del Nobel.
"Es maravilloso celebrar la forma en la cual la mecánica cuántica, que posee un siglo de antigüedad, continúa dándonos nuevas sorpresas. Además, es enormemente útil, ya que la mecánica cuántica es la base de toda la tecnología digital", comentó Olle Eriksson, Presidente del Comité Nobel de Física.
Los galardonados también han demostrado que el sistema físico estudiado responde exactamente a las previsiones de la mecánica cuántica: sólo absorbe o emite cantidades concretas de energía, una característica conocida como cuantización.
“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”, indicó la Real Academia para ilustrar el descubrimiento.
De esta manera, los experimentos de los laureados demostraron además que las propiedades de la mecánica cuántica pueden hacerse concretas a escala macroscópica, un importante avance para el desarrollo de nuevas tecnologías.
¿Cómo fue el experimento de los galardonados?
Los científicos construyeron un circuito electrónico con superconductores, componentes que pueden conducir corriente sin resistencia eléctrica. En el circuito, los componentes superconductores estaban separados por una capa delgada de material no conductor.
Luego, las partículas cargadas que se movían a través del superconductor conformaban un sistema que se comportaba como si fueran una sola partícula que llenaba todo el circuito, logrando que la corriente fluyera sin voltaje, estando atrapado en este estado, como si estuviera detrás de una barrera.
De esta manera, en el experimento este sistema mostró su carácter cuántico al lograr escapar del estado de voltaje cero mediante efecto túnel, algo que se detectó gracias al cambio en el voltaje. Debido a esto, los físicos se preguntaron si sería posible investigar un tipo de efecto túnel que involucrara más de una partícula.
Para ello, utilizaron superconductores, materiales en los que los electrones individuales se organizan formando pares, llamados pares de Cooper, que se compartan como una sola unidad, un sistema de mecánica cuántica.
Tuvieron que ser extremadamente cuidadosos y precisos para aislar la configuración experimental de todas las interferencias que podrían afectarla. Al final, lograron refinar y medir todas las propiedades, permitiendo comprenderlo en detalle. En cuanto a tamaño, el chip que contenía el circuito medía aproximadamente un centímetro.
Para hacer la prueba, alimentaron una corriente débil y midieron el voltaje. Luego, estudiaron cuánto tiempo tardaba el sistema en salir de este estado mediante efecto túnel, causando un voltaje. Debido a que la mecánica cuántica implica un elemento de azar, se realizó diversas veces y trazaron los resultados.
También introdujeron microondas de diferentes longitudes de onda en el estado de voltaje cero. Algunas fueron absorbidas y el sistema pasó a un nivel de energía más alto, demostrando que el estado de voltaje cero tenía una duración más corta cuando el sistema contenía más energía, exactamente lo que predice la mecánica cuántica.
Así, este experimento ofrece nuevo potencial para las pruebas que utilicen el mundo microscópico de las partículas, siendo considerado una forma de átomo artificial a gran escala. Si se continúan con las pruebas, puede que se concreten proyectos como computadoras cuánticas.
Acerca de los Premios Nobel
Los Premios Nobel comenzaron a ser entregados a partir de 1901, después del deceso del inventor sueco Alfred Nobel (1833-1896), a personajes que, durante el año pasado, dieron el más grande beneficio a la humanidad dentro de varios ámbitos de estudio: Economía, Física, Fisiología o Medicina, Literatura, Paz y Química.
El Premio Nobel de Física ha sido otorgado 118 veces a 226 personas entre 1901 y 2024. Mañana, miércoles 8 de octubre, se anunciará al ganador o a los ganadores del campo de la Química, el jueves 9 Literatura, el viernes 10 Paz y finalmente el lunes 13 Economía.
La entrega de premios será en Estocolmo el siguiente miércoles 10 de diciembre, a excepción del de la Paz, el cual será entregado en Oslo, Noruega. Los galardones conllevan un prestigio inestimable y una dotación en metálico de 11 millones de coronas suecas, equivalentes a casi 1,2 millones de dólares.