Il Premio Nobel per la Fisica 2025 è stato assegnato al britannico John Clarke, al francese Michel Devoret e all’americano John Martinis per le loro scoperte sul tunnel quantistico macroscopico e sulla quantizzazione dell’energia in un circuito elettrico. I tre scienziati hanno dimostrato, attraverso una serie di esperimenti pionieristici, che i fenomeni tipici del mondo quantistico possono manifestarsi anche in sistemi di dimensioni visibili e tangibili.
Dal mondo microscopico a quello “in mano”
Clarke, Devoret e Martinis hanno utilizzato un sistema elettrico superconduttore capace di passare da uno stato all’altro tramite l’effetto tunnel, come se attraversasse una barriera invisibile. Hanno inoltre verificato che il sistema assorbe ed emette energia in quantità discrete, in perfetto accordo con le previsioni della meccanica quantistica. Questo risultato ha segnato un punto di svolta nella comprensione del comportamento quantistico su scala macroscopica.
I protagonisti del Nobel
John Clarke, nato nel 1942 a Cambridge, insegna attualmente all’Università di Berkeley in California. Michel Devoret, nato a Parigi nel 1953, e John Martinis, classe 1958, sono entrambi docenti all’Università di Santa Barbara. Tra il 1984 e il 1985 i tre fisici condussero esperimenti cruciali con circuiti elettronici basati su superconduttori, materiali in grado di condurre corrente senza resistenza elettrica. I componenti superconduttori erano separati da un sottilissimo strato isolante, creando quella che è nota come giunzione Josephson. Attraverso una misurazione accurata delle proprietà del circuito, riuscirono a osservare e controllare i fenomeni che si verificavano al passaggio della corrente.
La scoperta dell’effetto tunnel macroscopico
Il sistema da loro studiato mostrò un comportamento quantistico sorprendente: le particelle cariche che scorrevano attraverso il superconduttore si muovevano come un’unica entità estesa all’intero circuito. In condizioni normali, la corrente scorreva senza produrre tensione, come se fosse intrappolata dietro una barriera energetica. Tuttavia, grazie all’effetto tunnel, il sistema riusciva a oltrepassare questa barriera, generando una tensione rilevabile. Gli esperimenti dimostrarono che tale sistema poteva assorbire o emettere solo quantità precise di energia, confermando la natura quantizzata del fenomeno.
L’impatto delle scoperte
Le scoperte dei tre fisici hanno aperto la strada a nuove applicazioni tecnologiche, in particolare nello sviluppo del calcolo quantistico. John Martinis, che dal 2014 ha lavorato per Google, ha contribuito alla realizzazione di prototipi di computer quantistici prima di lasciare l’azienda nel 2020. Nel 2022 ha cofondato la società Qolab, basata sull’idea che l’industria dei semiconduttori rappresenti la chiave per costruire computer quantistici pratici e scalabili. Da gennaio 2025 ne ricopre il ruolo di direttore tecnico. Già nel 2021 era stato insignito del premio John Stewart Bell per i suoi studi sui fondamenti della meccanica quantistica e le loro applicazioni.
Un secolo di meccanica quantistica e nuove frontiere
“È straordinario celebrare come la meccanica quantistica, a più di un secolo dalla sua nascita, continui a riservare sorprese e a dimostrarsi estremamente utile”, ha dichiarato Olle Eriksson, presidente del Comitato Nobel per la Fisica. Secondo Eriksson, la disciplina è la base di tutta la tecnologia digitale moderna: i transistor dei microchip, ad esempio, ne sono un’applicazione diretta. Il Nobel di quest’anno, aggiunge, apre la strada alla prossima generazione di tecnologie quantistiche, che comprendono la crittografia, i computer quantistici e i sensori quantistici, settori destinati a trasformare profondamente il futuro della scienza e dell’innovazione.