El Premio Nobel de Física 2025 fue concedido este martes a John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis por su trabajo sobre el efecto túnel mecánico cuántico macroscópico y la cuantificación de la energía en circuitos eléctricos, según anunció la Real Academia Sueca de Ciencias.
Entre 1984 y 1985, los tres científicos —todos vinculados a instituciones de Estados Unidos— llevaron a cabo experimentos con circuitos eléctricos superconductores que demostraron fenómenos de la mecánica cuántica en sistemas de gran escala, lo suficientemente grandes como para sostenerse con la mano. Clarke, de nacionalidad británica, es profesor en la Universidad de California, Berkeley; Devoret, francés, se desempeña en la Universidad de Yale y en la Universidad de California, Santa Barbara; mientras que el estadounidense Martinis trabaja también en UC Santa Barbara.
Este reconocimiento destaca el rol decisivo de su investigación en el avance de las tecnologías cuánticas, como la criptografía, las computadoras cuánticas y los sensores de precisión, además de subrayar su impacto en los microchips que sostienen gran parte de la vida digital actual.
“El premio de este año celebra cómo la mecánica cuántica, a pesar de tener un siglo de historia, sigue ofreciendo sorpresas y aplicaciones fundamentales. Es la base de toda la tecnología digital”, señaló Olle Eriksson, presidente del Comité Nobel de Física.
Los laureados comprobaron que su sistema físico respondía exactamente a las predicciones cuánticas: solo absorbía o emitía cantidades discretas de energía, fenómeno conocido como cuantización.
La mecánica cuántica describe que una partícula puede atravesar una barrera aparentemente infranqueable mediante el efecto túnel. “Si lanzas una pelota contra una pared, esperas que rebote. Te sorprendería verla aparecer al otro lado. Eso es precisamente lo que ocurre a nivel cuántico”, explicó la Real Academia.
El circuito superconductor utilizado por Clarke, Devoret y Martinis podía cambiar de estado como si atravesara una pared invisible. Aunque normalmente los efectos cuánticos se desvanecen en sistemas con muchas partículas, sus experimentos demostraron que estas propiedades pueden manifestarse también a escala macroscópica.
El experimento clave de los premiados
Los tres científicos diseñaron un circuito eléctrico superconductor con una unión Josephson, es decir, dos componentes superconductores separados por una capa delgada de material aislante. Al controlar y medir todas las variables del sistema, lograron observar cómo las partículas cargadas dentro del superconductor se comportaban como una única entidad cuántica que llenaba todo el circuito.
Inicialmente, el sistema permanecía en un estado sin voltaje, atrapado detrás de una “barrera”. Pero mediante el efecto túnel, logró escapar, generando un voltaje detectable. Los investigadores también confirmaron que el sistema estaba cuantizado, absorbiendo o emitiendo energía en cantidades fijas.
Este fenómeno ya era conocido en partículas individuales desde 1928, cuando George Gamow explicó así ciertos tipos de desintegración nuclear. Los nuevos experimentos ampliaron ese concepto a sistemas con miles de millones de pares de Cooper, electrones acoplados que se comportan como una sola partícula dentro del superconductor.
En los años 80, Anthony Leggett teorizó sobre este tipo de efecto túnel cuántico macroscópico, lo que inspiró al grupo de Clarke, que sumó a Devoret como posdoctorado y a Martinis como estudiante de doctorado. Con extremo cuidado experimental, lograron aislar su circuito de interferencias externas y medir los fenómenos con una precisión inédita.
Para sus mediciones, introdujeron microondas de distintas longitudes de onda en el sistema y observaron cómo algunas eran absorbidas, elevando el nivel de energía del circuito y reduciendo el tiempo de permanencia en el estado inicial, tal como predice la teoría cuántica.
Leggett comparó este tipo de sistema con el famoso “gato de Schrödinger”, sosteniendo que demuestra cómo grandes conjuntos de partículas pueden comportarse como una sola entidad cuántica, en un estado macroscópico que desafía la intuición clásica.
Estos avances abren nuevas posibilidades para crear átomos artificiales y construir computadoras cuánticas, en las que los circuitos superconductores son una herramienta clave.
El galardón se anunció un día después del Premio Nobel de Medicina, otorgado a Mary E. Brunkow, Fred Ramsdell y Shimon Sakaguchi, y un año después de que los pioneros de la inteligencia artificial John Hopfield y Geoffrey Hinton fueran distinguidos en la categoría de Física por sus aportes al aprendizaje automático.
En total, el Nobel de Física ha sido entregado 118 veces a 226 científicos entre 1901 y 2024. Esta semana continuará con los anuncios de los premios de Química (miércoles), Literatura (jueves), Paz (viernes) y Economía (13 de octubre).
La ceremonia de entrega tendrá lugar el 10 de diciembre, aniversario de la muerte de Alfred Nobel (1896), creador de los premios. Además del prestigio mundial, el galardón incluye una dotación económica de 11 millones de coronas suecas, equivalente a casi 1,2 millones de dólares.
