De Nobelprijs voor Natuurkunde gaat dit jaar naar de Brit John Clarke, de Fransman Michel Devoret en de Amerikaan John Martinis voor hun ontdekking en onderzoek naar het kwantumfysische "tunneleffect". Dat heeft het Nobelcomité dinsdag in de Zweedse hoofdstad Stockholm bekendgemaakt. Alle 3 de fysici zijn verbonden aan de University of California in de VS.
Nobelprijs Natuurkunde voor 3 kwantumonderzoekers: "Basis van alle digitale technologie"
Wim De Maeseneer
Gepubliceerd:
"John Clarke, Michel Devoret en John Martinis hebben een reeks experimenten uitgevoerd om de bizarre eigenschappen van de kwantummechanica concreet te maken." Met die woorden heeft het Nobelcomité van de Koninklijke Zweedse Academie voor Wetenschappen de laureaten bekendgemaakt van de Nobelprijs voor Natuurkunde 2025.
En daarmee zijn we beland in de kwantummechanica, de wereld van de allerkleinste deeltjes, kleiner dan atomen. Voorbeelden van kwantumdeeltjes zijn elektronen, neutrino's en quarks.
De kwantummechanica probeert te begrijpen hoe die kleinste deeltjes werken. Die gedragen zich heel anders dan wat we volgens de klassieke natuurwetten zouden verwachten. Zo kunnen kwantumdeeltjes op meerdere plaatsen tegelijk zijn. Of ze kunnen barrières overbruggen zonder daar de nodige energie voor te hebben, het zogenoemde 'tunneleffect'.
Supergeleiders
De Nobelprijslaureaten bouwden in de jaren 80 een supergeleidend elektrisch systeem dat van de ene toestand naar de andere kan overschakelen of 'tunnelen', alsof het dwars door een muur kan vliegen.
"Ze zijn daarin geslaagd door gebruik te maken van supergeleiders, materialen waarin elektrische stroom zonder verlies getransporteerd wordt", legt professor fysica Jacques Tempere (UAntwerpen) uit. "Ze hebben 2 blokjes supergeleiders bijeen geplaatst, met daartussen een muur van niet-supergeleidend materiaal."
"Volgens de klassieke theorie kunnen de ladingen niet door de muur van de ene naar de andere kant, maar volgens kwantumtheorie wél, en in supergeleiders doen ze dat met velen tegelijk waardoor de effecten van tunneling ook op mensenmaat zichtbaar worden."
Ik had nooit gedacht dat ons onderzoek zo'n impact zou kunnen hebben
John Clarke, Nobelprijswinnaar Natuurkunde 2025
Clarke, Devoret en Martinis toonden met hun experimenten als eerste aan dat de voorspelling van de kwantumtheorie juist was en ook in de praktijk kon worden omgezet.
Basis voor kwantumcomputers
"Ze toonden ook aan dat het systeem energie absorbeerde en uitzond in hoeveelheden van precieze grootte, precies zoals de kwantummechanica voorspelt", zegt het Nobelcomité.
"Het is geweldig om te kunnen vieren hoe de 100 jaar oude kwantummechanica voortdurend voor nieuwe verrassingen zorgt. Ze is ook uiterst nuttig, want de kwantummechanica vormt de basis van alle digitale technologie", benadrukte Olle Eriksson, voorzitter van het Nobelcomité voor Natuurkunde.
Dit bewijst dat fundamenteel onderzoek veel nuttige toepassingen kan opleveren
Jacques Tempere, professor Fysica, UAntwerpen
"Hun ontdekking heeft ervoor gezorgd dat we elektronische circuits kunnen maken zoals die vandaag op computerchips of op de chips in onze smartphones zitten", zegt kwantumfysicus Jacques Van Damme van onderzoekscentrum Imec.
"Het heeft ook de weg vrijgemaakt voor de ontwikkeling van kwantumcomputers, die op een heel andere manier werken en bepaalde problemen veel efficiënter kunnen oplossen." Kwantumcomputers werken met qubits, bits die tegelijk 0 en 1 kunnen zijn.
"Dit is een mooi voorbeeld van hoe onderzoek naar een heel fundamentele vraag, die ver weg van toepassingen lijkt, toch aanleiding kan geven tot knappe toepassingen achteraf", zegt professor Jacques Tempere.
"Het is ook een oproep naar overheden om bij onderzoeksfinanciering niet te focussen op onderzoek dat onmiddellijk geld oplevert, maar verder te kijken. Aan technologische innovatie en disruptieve doorbraken ligt steeds fundamenteel onderzoek aan de grondslag."
Totaal onverwacht
De 83-jarige natuurkundige John Clarke, die door de jury werd gecontacteerd, reageerde met de woorden: "Dit is de verrassing van mijn leven! We hadden nooit gedacht dat deze ontdekking zo'n impact zou hebben."
Clarke wint samen met de 2 andere laureaten een geldprijs van 11 miljoen Zweedse kroon, zo'n 1 miljoen euro. Morgen wordt de Nobelprijs voor Scheikunde uitgereikt.
