Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển vừa công bố chủ nhân Giải Nobel Vật lý năm 2025, vinh danh ba nhà khoa học John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis. Giải thưởng ghi nhận công trình đột phá của họ về “phát hiện đường hầm cơ học lượng tử vĩ mô và lượng tử hóa năng lượng trong mạch điện”. Nghiên cứu này mở ra tiềm năng to lớn cho sự phát triển của công nghệ lượng tử thế hệ mới, bao gồm mã hóa lượng tử, máy tính lượng tử và các loại cảm biến lượng tử tiên tiến.
Cơ học lượng tử, một lĩnh vực khoa học phức tạp, mô tả hành vi khác biệt của vật chất ở cấp độ cực kỳ nhỏ. Một ví dụ điển hình là “hiệu ứng đường hầm”. Trong thế giới vĩ mô, khi ta ném một quả bóng vào tường, nó sẽ bật trở lại. Tuy nhiên, ở cấp độ lượng tử, các hạt có thể xuyên qua chướng ngại vật, tạo nên một hiện tượng kỳ lạ.
Giáo sư Ulf Danielsson, thư ký Hội đồng Nobel Vật lý, Đại học Uppsala, giải thích với AFP rằng, ba nhà khoa học đã thành công trong việc tái hiện hiện tượng này trên một mạch điện.
Những thí nghiệm mang tính đột phá của họ, được thực hiện vào những năm 1980, đã chứng minh rằng hiệu ứng đường hầm lượng tử không chỉ giới hạn ở quy mô vi mô mà còn có thể quan sát được ở quy mô vĩ mô, liên quan đến nhiều hạt. Danielsson nhấn mạnh rằng, giải Nobel này tôn vinh những thí nghiệm đã đưa hiện tượng lượng tử lên một tầm cao mới, cho phép chúng ta hiểu và đo lường nó bằng các tiêu chuẩn thông thường.
Tờ Times of India nhấn mạnh rằng, thành tựu to lớn này là kết quả của sự tò mò, kiên trì và sự hợp tác bất ngờ giữa ba nhà khoa học với những tư duy khác biệt.
John Clarke, sinh năm 1942 tại Cambridge, Anh, đã nuôi dưỡng niềm đam mê với siêu dẫn từ rất sớm, trước khi điện toán lượng tử trở thành một lĩnh vực nóng. Lớn lên trong thời kỳ hậu chiến, ông chứng kiến vật lý đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực, từ không gian đến nguyên tử. Sau khi nhận bằng tiến sĩ tại Đại học Cambridge năm 1968, ông chuyển đến Đại học California Berkeley, Mỹ, và tập trung nghiên cứu các đặc tính lượng tử của chất siêu dẫn.
Clarke nổi tiếng với phong cách làm việc khiêm tốn, giản dị và chú trọng thực hành. Đồng nghiệp nhớ đến ông như một người tỉ mỉ, tận tâm với các phép đo. Phòng thí nghiệm của ông được biết đến với sự ngăn nắp, các dây dẫn được cuộn gọn gàng, dụng cụ được dán nhãn đầy đủ, không gian làm việc yên tĩnh, không có yếu tố gây nhiễu. Ông từng mô tả niềm đam mê của mình là “bối cảnh vô hình của các mạch siêu dẫn” – những hệ thống tinh vi đến mức tiếng ồn nhỏ từ đường dây điện cũng có thể phá hỏng thí nghiệm. Thay vì theo đuổi sự hào nhoáng, ông tập trung vào sự chính xác, biến phòng thí nghiệm nhiệt độ thấp của Đại học California Berkeley trở thành địa điểm lý tưởng cho những thí nghiệm vật lý tinh vi.
Michel H. Devoret, sinh năm 1953 tại Paris, Pháp, gia nhập nhóm của Clarke với tư cách là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ vào đầu những năm 1980. Ông mang đến sự táo bạo trong lý thuyết, bổ sung cho sự điềm tĩnh và thiên về thực hành của Clarke. Devoret tốt nghiệp tiến sĩ tại École Normale Supérieure, một trường đại học nổi tiếng với tư duy trừu tượng sâu sắc.
Tại Đại học California Berkeley, Devoret tìm thấy ở Clarke một người thầy tận tâm và ở John Martinis một người bạn đồng hành cùng chí hướng. Ông nổi tiếng với khả năng đặt câu hỏi “Điều gì xảy ra nếu?”, một yếu tố quan trọng giúp họ tiếp tục thí nghiệm sau nhiều lần thất bại.
Devoret nhận xét về sự hợp tác giữa họ: “John có sự kiên nhẫn, còn John M. có tia lửa”.
Sau này, Devoret chuyển đến Đại học Yale và tiếp tục phát triển sự nghiệp, trở thành một trong những chuyên gia hàng đầu thế giới về điện tử lượng tử. Công trình của ông hiện nằm ở giao điểm giữa lý thuyết và công nghệ, từ mạch siêu dẫn đến điện toán lượng tử. Tuy nhiên, ông luôn coi những năm tháng làm việc tại phòng thí nghiệm Đại học California Berkeley là thời kỳ “vật lý lượng tử trở thành hiện thực”.
John M. Martinis, sinh năm 1958, vẫn còn là nghiên cứu sinh khi thí nghiệm thay đổi sự nghiệp của ông bắt đầu hình thành. Trong khi Clarke là người vững vàng, chắc chắn, và Devoret thường xuyên đưa ra những ý tưởng mới, Martinis là người xây dựng, điều chỉnh và chế tạo lại thiết bị cho đến khi nó hoạt động chính xác như mong muốn.
Là người trẻ nhất trong bộ ba, Martinis nhận thấy công trình của họ không chỉ là bằng chứng về hiện tượng lượng tử mà còn là nền tảng cho công nghệ tương lai. Nhiều năm sau, tại Đại học California Santa Barbara, ông dẫn dắt các thí nghiệm sử dụng mạch siêu dẫn làm bit lượng tử (qubit), một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực máy tính lượng tử, một loại máy tính đang được nhiều nhóm nghiên cứu và công ty trên toàn cầu phát triển.
Martinis thường được mô tả là “kỹ sư trong các nhà vật lý”, một người năng động, thực tế và thích chỉnh dây cáp hơn là tranh luận về hàm sóng. Chính sự thực dụng này đã giúp những thí nghiệm ở Berkeley trở nên khả thi.
Giải Nobel năm nay tôn vinh Clarke, Devoret và Martinis vì đã chứng minh những tính chất kỳ lạ của thế giới lượng tử có thể được thể hiện trong một hệ thống đủ lớn để cầm trên tay. Jonathan Bagger, nhà vật lý hạt nhân kiêm Giám đốc Hiệp hội Vật lý Mỹ (APS), cho biết công trình của bộ ba đã mở đường cho các ứng dụng thực tế của cơ học lượng tử, lĩnh vực chi phối cách thế giới vận hành ở những quy mô và khoảng cách nhỏ nhất, ở cấp độ hạ nguyên tử.
Bagger chia sẻ với CNN: “Khi phát hiện cơ học lượng tử, người ta nghĩ rằng nó chỉ có thể áp dụng cho những tình huống rất khó hiểu. Ba nhà khoa học đã chứng minh rằng bạn có thể nâng cơ học lượng tử lên mức đủ để áp dụng vào thế giới hữu hình rộng lớn hơn, thế giới ở quy mô con người”.
Trong cuộc phỏng vấn qua điện thoại với Adam Smith, giám đốc khoa học tại Nobel Media, Clarke bày tỏ sự bất ngờ và hạnh phúc khi nhận giải cùng Devoret và Martinis. Ông nói: “Tôi không thể hình dung được việc nhận giải mà không có họ. Công trình này sẽ không thể thực hiện nếu thiếu hai người đó”.
Clarke cho biết, nghiên cứu của họ đã dẫn đến nhiều tiến bộ công nghệ, ví dụ như sự ra đời của điện thoại di động. Theo Nobel Prize, bóng bán dẫn cho microchip máy tính cũng là một ví dụ về công nghệ lượng tử.
Olle Eriksson, Chủ tịch Hội đồng Nobel Vật lý, phát biểu: “Thật tuyệt vời khi có thể tôn vinh cách mà cơ học lượng tử không ngừng mang đến những bất ngờ mới dù đã tồn tại cả thế kỷ. Nó cũng vô cùng hữu ích, vì cơ học lượng tử là nền tảng của mọi công nghệ số”. Công trình của ba nhà khoa học không chỉ làm sáng tỏ những bí ẩn của thế giới lượng tử mà còn mở ra một kỷ nguyên mới của công nghệ, hứa hẹn mang lại những đột phá thay đổi cuộc sống của chúng ta trong tương lai.
Admin
Nguồn: VnExpress
