Nobel Vật lý 2025 vinh danh nghiên cứu về lượng tử

Thông tin Khoa học công nghệ

Thứ ba, 07/10/2025

Giải Nobel Vật lý 2025 được trao cho ba nhà khoa học John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis lúc 11h45 ngày 7/10 tại thủ đô Stockholm Thụy Điển (16h45 giờ Hà Nội).

Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển công bố ba nhà khoa học John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis là chủ nhân của giải Nobel Vật lý năm nay bởi "phát hiện đường hầm cơ học lượng tử vĩ mô và lượng tử hóa năng lượng trong mạch điện".

John Clarke rất bất ngờ khi biết mình được trao giải Nobel Vật lý năm nay. Ông chia sẻ: "Tôi hoàn toàn sửng sốt. Tôi chưa từng nghĩ đó sẽ là cơ sở cho giải Nobel".

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.

Một vấn đề quan trọng trong vật lý là kích thước tối đa của hệ thống dùng để chứng minh hiệu ứng cơ học lượng tử. Các học giả đoạt giải Nobel năm nay tiến hành thí nghiệm với mạch điện, chứng minh đồng thời cả hiệu ứng hầm lượng tử và mức năng lượng lượng tử hóa trong hệ thống đủ lớn để đặt trên bàn tay.

Cơ học lượng tử cho phép một hạt di chuyển qua rào cản nhờ quá trình xuyên hầm. Khi số lượng hạt tham gia rất lớn, các hiệu ứng cơ học lượng tử thường trở nên khó chú ý. Thí nghiệm của các nhà khoa học đoạt giải cho thấy những đặc tính cơ học lượng tử có thể trở nên rõ ràng ở quy mô lớn.

Năm 1984 và 1985, John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis đã tiến hành một loạt thí nghiệm với mạch điện làm từ các chất siêu dẫn - thành phần có thể dẫn dòng điện mà không có điện trở. Trong mạch, các linh kiện siêu dẫn chia tách bằng một lớp mỏng vật liệu không dẫn điện, tạo thành cấu trúc "tiếp giáp Josephson". Bằng cách tinh chỉnh và đo lường mọi đặc tính của mạch, các nhà nghiên cứu đã thành công kiểm soát và khám phá những hiện tượng xảy ra khi cho dòng điện chạy qua. Các hạt tích điện cùng nhau di chuyển qua chất siêu dẫn, tạo thành hệ thống hoạt động như thể chúng là một hạt duy nhất lấp đầy toàn bộ mạch.

Hệ thống giống hạt vĩ mô này ban đầu ở trạng thái dòng điện chạy qua mà không có bất kỳ điện áp nào. Hệ thống mắc kẹt trong trạng thái này, giống như đứng sau một rào cản không thể vượt qua. Trong thí nghiệm, hệ thống thể hiện tính chất lượng tử bằng cách thoát khỏi trạng thái điện áp bằng 0 nhờ hiệu ứng đường hầm. Hệ thống được phát hiện thay đổi trạng thái khi điện áp xuất hiện.

Các nhà khoa học đoạt giải cũng chỉ ra hệ thống hoạt động đúng như dự đoán của cơ học lượng tử: nó được lượng tử hóa, tức chỉ hấp thụ hoặc phát ra mức năng lượng cụ thể.

Bóng bán dẫn cho microchip máy tính là một ví dụ về công nghệ lượng tử đã được chứng minh. Giải Nobel Vật lý năm nay mang đến cơ hội phát triển công nghệ lượng tử thế hệ tiếp theo, bao gồm mã hóa lượng tử, máy tính lượng tử và cảm biến lượng tử.

"Thật tuyệt vời khi có thể tôn vinh cách mà cơ học lượng tử không ngừng mang đến những bất ngờ mới dù đã tồn tại cả thế kỷ. Nó cũng vô cùng hữu ích, vì cơ học lượng tử là nền tảng của mọi công nghệ số", Olle Eriksson, Chủ tịch Hội đồng Nobel Vật lý, phát biểu.

Năm ngoái, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển trao giải Nobel Vật lý cho John J. Hopfield, giáo sư tại Đại học Princeton, Mỹ và giáo sư người Anh Geoffrey E. Hinton tại Đại học Toronto, Canada, "vì những khám phá và phát minh nền tảng mở đường cho học máy với mạng thần kinh nhân tạo".

Nobel là giải thưởng quốc tế do Quỹ Nobel tại Stockholm lập ra từ năm 1901 dựa trên tài sản của Alfred Nobel, nhà phát minh kiêm doanh nhân Thụy Điển. Giải được trao thường niên cho những cá nhân và tổ chức có cống hiến nổi bật trong các lĩnh vực Y sinh, Hóa học, Vật lý, Văn học, Hòa bình. Năm 1968, Ngân hàng Trung ương Thụy Điển lập ra Giải thưởng của Ngân hàng Thụy Điển cho Khoa học kinh tế để tưởng nhớ Nobel, còn gọi là giải Nobel Kinh tế.

Người thắng giải Nobel được nhận huy chương, bằng chứng nhận cá nhân và một khoản tiền thưởng không cố định. Số tiền thưởng năm nay là 11 triệu krona Thụy Điển (khoảng 1,2 triệu USD), chia đều cho các nhà khoa học nhận giải.

Năm 1901-2024, giải thưởng được trao 627 lần cho 1.012 cá nhân và tổ chức trên thế giới. Trong đó, giải Nobel Vật lý được trao 118 lần cho 227 ứng viên. John Bardeen là người duy nhất nhận giải Nobel Vật lý hai lần vào năm 1956 và 1972, đồng nghĩa có tổng cộng 226 cá nhân được vinh danh.

VNExpress (Theo Nobel Prize)