Årets Nobelpris i fysik tilldelas John Clarke, Michel H. Devoret och John M. Martinis för upptäckten av makroskopisk kvantmekanisk tunnling och energikvantisering i en elektrisk krets.
Enstaka partiklar kan tränga igenom en isolerande energibarriär, vid vissa specifika energinivåer. Detta är ett kvantmekaniskt fenomen som kallas för tunnling och har varit känt länge.
Årets nobelpristagare gjorde experiment på 1980-talet med en elektrisk krets byggd av två supraledare med en energibarriär i mitten där tunnlingen kan kontrolleras, ett arrangemang som kallas Josephsonövergång.
Supraledare är ett material som kyls ner till den temperatur där ström kan ledas genom materialet helt utan elektriskt motstånd. Det som händer då är att alla elektroner i materialet agerar tillsammans som om de vore en enda partikel.
Beter sig som en atom
Genom att mäta alla egenskaperna hos kretsen kunde de utforska och till slut även styra de kvantmekaniska egenskaperna med en precision som inte tidigare varit möjlig.
– Pristagarnas elektroniska krets beter sig som en atom där elektronernas energinivåer är specifika, precis som kvantmekaniken förutsäger. Forskarna kunde alltså reglera de kvantmekaniska fenomenen med elektrisk ström. Genom att bygga ihop flera sådana kretsar i ett system så har du början till en kvantdator, förklarar Mats Granath, lektor i fysik vid Göteborgs universitet.
Kvantmekaniska fenomen är väsentligt för dagens transistorer på datorernas mikrochipp. Årets Nobelpris var begynnelsen på framtidens tillämpning av kvantmekanik.
– Jag jobbar med utvecklingen av kvantdatorer på Wallenberg Centre for Quantum Technology där Chalmers tekniska högskola är värd. Där utnyttjar vi kvantmekanikens olika fenomen för att skapa en superdator där energinivåerna i kretsarna representerar den traditionella datorns ettor och nollor, säger Mats Granath.
