Priset går till John Clarke, Michel H. Devoret och John M. Martinis för ”upptäckten av makroskopisk kvantmekanisk tunnling och energikvantisering i en elektrisk krets”, enligt Kungliga vetenskapsakademiens motivering.
– Det här är ett väldigt spännande pris som tar oss in i kvantmekanikens mystiska värld, där saker inte alls funkar som i den klassiska fysiken, säger Giulia Ripellino, partikelfysiker vid Uppsala universitet, åt Sveriges Television.
Inom den väldigt lilla kvantvärlden beter sig enskilda partiklar rent ut sagt knasigt, jämfört med den värld vi är vana vid, den makroskopiska, ”stora” världen.
Temat för årets pris är hur som helst väldigt lämpligt med tanke på att FN har utlyst 2025 till kvantfysikens år, eftersom kvantmekaniken på sätt och vis fyller 100 år i år. Året var 1925 då den unge tysken Werner Heisenberg publicerade sitt banbrytande arbete om kvantmekanikens matematiska grund.
Men vad är kvantfysik egentligen?
Både här och där samtidigt
Kvantfysiken handlar om den märkliga, allra minsta världen på atomnivå där partiklar kan vara på flera platser samtidigt (superposition) och ibland till och med ta genvägar genom väggar, ett fenomen som kallas tunnling – fenomenet i hjärtat på årets pris.
I den bisarra kvantvärlden är partiklar i stil med elektroner inte små kulor, utan beter sig som vågor av sannolikhet, liksom utsmetade i rymden. Och en våg kan faktiskt ”läcka” igenom en barriär, även om den egentligen inte borde kunna det.
Det här fenomenet kallas kvanttunnling.
Problemet med den pyttelilla kvantvärldens fenomen är att så fort många partiklar samverkar, som i en penna, en stol eller ett datorchip, brukar kvanteffekterna försvinna. Men årets pristagare, John Clarke, Michel H. Devoret och John M. Martinis, lyckades bevisa att de går att bevara även i större system.
De byggde på 1980-talet en liten supraledande krets, ungefär som en mikroskopisk ring av metall som leder ström utan motstånd. Mellan ledarna placerade de en tunn isolerande hinna, en så kallad Josephson-övergång.
Atomvärldens mullvadar
När de tre forskarna skickade ström genom kretsen upptäckte de något häpnadsväckande: hela strömmen uppförde sig som en enda ”superpartikel” som kunde tunnla sig igenom ett energihinder, precis som en elektron i en atom.
Det hela var alltså kvantmekanik som utspelade sig i realtid, fast i någonting makroskopiskt, alltså på ren svenska, någonting stort nog att hålla i handen.
Forskarna kunde dessutom visa att kretsen bara kunde ta upp eller avge vissa bestämda energimängder, lite som en stege där man bara får stå på vissa trappsteg, aldrig mellan dem.
”Grunden för all digital teknik”
Den här typen av experiment lade grunden för dagens kvantdatorer, som bygger på just sådana supraledande kretsar.
Årets Nobelpris i fysik visar alltså inte bara på kvantfysikens skönhet, utan också på hur den kan användas för framtidens teknik: från ultrasäkra kommunikationssystem till kvantdatorer med potential att lösa problem som klassiska datorer aldrig hinner med.
– Det är fantastiskt att kunna uppmärksamma hur den hundraåriga kvantmekaniken ständigt bjuder på nya överraskningar. Den är också oerhört användbar, eftersom kvantmekaniken är grunden för all digital teknik, säger Olle Eriksson, ordförande i Nobelkommittén för fysik i ett pressmeddelande.
”Jag är helt chockad”
Professor John Clarke blir uppringd live under presskonferensen. SVT:s reporter gratulerar och frågar om han insåg då det begav sig att deras upptäckt kunde ge fysikpriset?
– Nej, jag tror inte vi hade insett att det kunde vara grunden för ett Nobelpris.
En kinesisk reporter ställer den klassiska frågan om hur det känns att ha vunnit.
– Först av allt, jag är helt chockad. Jag hade aldrig tänkt att det här skulle leda till ett Nobelpris.
Nobelpriset i fysik tillkännages av Kungliga Vetenskapsakademien.
Enligt Alfred Nobels testamente ska priset gå till den som har gjort den viktigaste upptäckten eller uppfinningen inom fysikens område.
På onsdag är det dags för kemipriset och på torsdag delas litteraturpriset ut. Nobelveckan kulminerar med att fredspristagaren avslöjas på fredag.
Förutom medalj och diplom får varje pristagare en prissumma på 11 miljoner svenska kronor, ungefär en miljon euro enligt aktuell växelkurs.
Nobelpriserna överräcks på Nobels dödsdag 10 december.