La Real Academia de las Ciencias Sueca otorgó este martes el Premio Nobel de Física 2025 es para el británico John Clarke, el francés Michel H. Devoret y el estadounidense John M. Martinis por el descubrimiento del efecto túnel cuántico macroscópico y la cuantización de la energía en un circuito eléctrico.
Con este galardón se reconocen los experimentos que demostraron cómo se puede observar el efecto túnel cuántico a escala macroscópica con muchas partículas, precisó la Real Academia en su fallo.
Una cuestión importante en física es el tamaño máximo de un sistema que puede demostrar efectos mecánicos cuánticos.
Los tres científicos galardonados realizaron experimentos con un circuito eléctrico en el que demostraron tanto el efecto túnel cuántico como los niveles de energía cuantificados en un sistema lo suficientemente grande como para caber en la mano.
El Premio Nobel de Física 2025 ha brindado oportunidades para desarrollar la próxima generación de tecnología cuántica, incluyendo la criptografía cuántica, los ordenadores cuánticos y los sensores cuánticos.
¿Quién es John Clarke?
El británico John Clarke (Cambridge, 1942) abrió camino desde la Universidad de Berkeley a la detección cuántica gracias al avance en los dispositivos de interferencia cuántica superconductora.
Formado en la prestigiosa universidad inglesa de Cambridge, donde obtuvo su doctorado en física en 1968, se trasladó poco después a la universidad californiana de Berkeley, institución a la que ha estado ligado durante más de cinco décadas.
Su trabajo ha permitido llevar la física cuántica del laboratorio a la práctica, con aplicaciones que van desde la neuroimagen, la disciplina que utiliza técnicas para obtener imágenes del cerebro y el sistema nervioso, hasta la detección de señales cósmicas.
Clarke contribuyó desde Berkeley a transformar la física experimental con innovaciones aplicadas en campos tan diversos como la resonancia magnética de ultra bajo campo, la computación cuántica y la búsqueda de materia oscura, la que se cree que es un 26% del universo, pero no se ha logrado observar ni detectar, más allá de sus efectos gravitacionales en la materia ordinaria
¿Quién es Michel Devoret?
El investigador Michel Devoret es un genio parisino de la electrodinámica cuántica de circuitos que ha desarrollado su carrera entre la capital francesa y Yale en EU.
Nacido en París en 1953, Devoret se formó como ingeniero la Escuela Nacional Superior de Telecomunicaciones de París, antes de sumergirse en los campos de la óptica cuántica, la física atómica y molecular y la física de la materia condensada.
Tras doctorarse en 1982 en París, realizó una estancia posdoctoral en Berkeley (EE.UU.) entre 1982 y 1984.
Fue precisamente allí, en el laboratorio del profesor Clarke, donde midió por primera vez los niveles cuánticos mesoscópicos de una unión Josephson (formada por dos superconductores separados por un aislante delgado y que permite que los pares de electrones se atraviesen por efecto túnel cuántico, generando corriente sin resistencia).
Ya de vuelta en Francia, continuó sus investigaciones en electrónica cuántica mecánica y fundó el grupo Quantronique en el laboratorio de Orme des Merisiers (CEA-Saclay), junto con Daniel Estève y Cristian Urbina.
Entre los principales resultados de este grupo figuran la invención de la bomba de electrones, la observación directa de la carga de los pares de Cooper y la creación de un bit cuántico superconductor, bautizado como Quantronium.
¿Quién es John M. Martinis?
John M. Martinis ha perseguido durante toda su carrera el sueño de construir un ordenador cuántico de uso comercial.
El greco-estadounidense Martinis, nacido en 1958, se doctoró en 1987 por la Universidad de California con una tesis sobre los estados de los bits cuánticos o cúbits en superconductores y más tarde ejerció como profesor en esa misma institución, donde ocupó la Cátedra Worster de Física Experimental.
Sin embargo, los experimentos por los que Martinis ha recibido el Premio Nobel los realizó cuando era tan solo un estudiante de doctorado en Berkeley, en la década de 1980, cuando se unió al grupo de investigación encabezado por Clarke.
Juntos construyeron un chip con un circuito eléctrico donde fenómenos como el efecto de túnel cuántico y la cuantización de energía se manifestaron, por primera vez, a escala macroscópica y no solo a nivel micro, un experimento que el teórico Anthony Leggett comparó con la famosa paradoja del gato de Schrödinger, que al estar en un estado de superposición cuántica está 'vivo' y 'muerto' a la vez.
A lo largo de su carrera, la actividad investigadora de Martinis se ha centrado en la física de los dispositivos superconductores, con el foco puesto en la consecución de un rendimiento con un ruido muy bajo y una alta sensibilidad y, en concreto, en la construcción de un ordenador cuántico.
En 2014 se unió al equipo de IA cuántica de Google, donde según la revista Forbes se convirtió en el científico cuántico puntero del gigante tecnológico, y contribuyó a demostrar la teoría de la supremacía cuántica -la capacidad de los ordenadores cuánticos de superar el rendimiento de las computadoras clásicas- con la creación del chip Sycamore.
El efecto túnel cuántico
En sus experimentos, los componentes superconductores fueron separados por una fina capa de material no conductor (un sistema conocido como la unión de Josephson): refinando y midiendo todas las propiedades del circuito pudieron controlar y explorar el fenómeno obtenido cuando una corriente lo atraviesa.
El "efecto túnel cuántico" se produce cuando una partícula atraviesa una barrera que parece imposible gracias a las reglas de la mecánica cuántica.
Y demostraron también que el sistema absorbía y emitía energía en dosis de tamaños específicos, tal y como predice la mecánica cuántica.
Tanto el efecto túnel como la cuantización de la energía habían sido estudiados con anterioridad en sistemas con pocas partículas, pero no en una escala macroscópica.
En este caso, estos fenómenos aparecieron en un sistema cuántico con miles de millones de pares de Cooper (electrones enlazados) que llenaban todo el superconductor del chip, de un tamaño de un centímetro, aproximadamente.
"Es maravilloso poder celebrar la forma en que la mecánica cuántica, que tiene ya un siglo de existencia, ofrece nuevas sorpresas de forma continua. Y es también muy útil, ya que es la base de toda la tecnología digital", dijo el presidente del Comité Nobel de Física, Olle Eriksson.
Científicos de distinto origen reunidos en Berkeley
Contexto: nacido en Cambridge (Reino Unido, 1942), Clarke se formó en la prestigiosa universidad local, donde se doctoró en Física en 1968, y se trasladó luego a la de Berkeley (EU), a la que ha estado ligado durante más de cinco décadas.
Su trabajo ha impulsado la neuroimagen (que usa técnicas para obtener imágenes del cerebro y el sistema nervioso), la computación cuántica, la búsqueda de materia oscura y los dispositivos de interferencia cuántica superconductora.
Devoret (París, 1953) se formó como ingeniero en la Escuela Nacional Superior de Telecomunicaciones de la capital francesa y desarrolló luego estudios en óptica cuántica, física atómica y molecular.
Tras doctorarse en París viajó a Berkeley, donde conoció a sus dos colegas, para volver luego a su país de origen y desarrollar una sólida carrera científica allí y en la Universidad de Yale (EE.UU).
El estadounidense Martinis, cinco años menor que Devoret, se doctoró en Física por la Universidad de California, después de haber formado parte del grupo investigador de Clarke en Berkeley.
Su carrera se ha centrado en la física de los dispositivos superconductores y, en concreto, en la construcción de un ordenador cuántico.
"La sorpresa de mi vida"
La noticia fue recibida de forma inesperada por Clarke, según admitió él mismo por teléfono durante la rueda de prensa de presentación del galardón.
"Por decirlo suavemente, ha sido la sorpresa de mi vida", reconoció Clarke,
El científico británico confesó que nunca había pensado que los descubrimientos obtenidos por su equipo hace cuarenta años fueran a ser la base de un futuro premio Nobel o que su impacto fuera "tan grande".
"Este descubrimiento nunca habría podido ocurrir sin sus aportaciones", dijo Clarke sobre el trabajo de Devoret y Martinis.
Los tres galardonados suceden en el palmarés del premio al estadounidense John J. Hopfield y al británico Geoffrey E. Hinton, distinguidos el año pasado por métodos que son la base del aprendizaje automático, una herramienta clave en la evolución de la inteligencia artificial (IA).
Los ganadores compartirán los 11 millones de coronas suecas (997,000 euros, 1.2 millones de dólares) con que están dotados este año todos los Nobel, que se entregan el 10 de diciembre en una doble ceremonia en Oslo, para el de la Paz, y Estocolmo, para el resto.
La ronda de ganadores de los centenarios galardones continuará mañana con el de Química y, en días sucesivos, con los de Literatura, de la Paz y Economía.
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Con información de EFE