Giải Nobel Vật lý 2025 được trao cho 3 nhà khoa học vì khám phá về cơ học lượng tử

Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển công bố kết quả tại Stockholm, Thụy Điển, vào ngày 7/10, cho biết công trình của ba nhà khoa học “đã mở ra cơ hội phát triển thế hệ công nghệ lượng tử tiếp theo, bao gồm mật mã lượng tử, máy tính lượng tử và cảm biến lượng tử”.

Ủy ban Nobel ca ngợi nghiên cứu của họ vì đã chứng minh rằng “những đặc tính kỳ lạ của thế giới lượng tử có thể được cụ thể hóa trong một hệ thống đủ lớn để con người có thể cầm trên tay”.

Một câu hỏi lớn trong vật lý hiện đại là: kích thước tối đa của một hệ thống có thể chứng minh các hiệu ứng cơ học lượng tử là bao nhiêu? Ba nhà khoa học đã trả lời câu hỏi này bằng các thí nghiệm cho thấy những đặc tính kỳ lạ của thế giới lượng tử có thể được thể hiện trong một hệ thống đủ lớn để con người có thể cầm trên tay.

Vào năm 1984 - 1985, Clarke, Devoret và Martinis đã tiến hành một loạt thí nghiệm với mạch điện tử siêu dẫn, trong đó các linh kiện được ngăn cách bằng một lớp mỏng vật liệu cách điện - cấu trúc gọi là tiếp giáp Josephson. Khi cho dòng điện chạy qua mạch, họ quan sát thấy dòng điện có thể “chui qua” rào cản cách điện - một hiện tượng được gọi là hiệu ứng đường hầm cơ học lượng tử.

Hệ thống này ban đầu ở trạng thái không có điện áp, nhưng sau đó tự thoát ra khỏi trạng thái đó thông qua đường hầm lượng tử, tạo ra tín hiệu điện áp đo được. Ngoài ra, họ còn chứng minh rằng hệ thống hoạt động đúng như cơ học lượng tử dự đoán, tức là nó chỉ hấp thụ hoặc phát ra năng lượng theo từng mức rời rạc, hay còn gọi là lượng tử hóa năng lượng.

“Thật tuyệt vời khi được tôn vinh cách mà cơ học lượng tử - dù đã tồn tại hàng thế kỷ - vẫn mang đến những bất ngờ mới. Nó là nền tảng của mọi công nghệ số hiện đại”, ông Olle Eriksson, Chủ tịch Ủy ban Nobel Vật lý, nhận định.

Cơ học lượng tử đã và đang định hình thế giới công nghệ, từ bóng bán dẫn trong vi mạch máy tính cho đến trí tuệ nhân tạo và các hệ thống mã hóa lượng tử trong tương lai.

Cả ba nhà khoa học hiện đều đang làm việc tại Mỹ. Họ sẽ cùng chia sẻ 11 triệu kronor Thụy Điển (khoảng 1,2 triệu đô la Mỹ) - tổng giá trị của giải thưởng do Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển trao tặng hằng năm.

Giải Nobel Vật lý là một trong những giải thưởng danh giá nhất thế giới, từng vinh danh nhiều tên tuổi lừng lẫy trong lịch sử khoa học như Albert Einstein, Pierre và Marie Curie, Max Planck hay Niels Bohr, những người đã đặt nền móng cho lý thuyết lượng tử hiện đại.

Năm ngoái, giải thưởng thuộc về Geoffrey Hinton - “Bố già của AI” - và John Hopfield vì những khám phá nền tảng trong lĩnh vực học máy, mở đường cho sự phát triển của trí tuệ nhân tạo. Trước đó, năm 2023, ba nhà khoa học châu Âu đã được vinh danh vì công trình sử dụng tia laser để theo dõi chuyển động cực nhanh của electron - điều từng được cho là bất khả thi.