En un sorprendente avance para la física cuántica, el Premio Nobel de Física 2025 fue otorgado a John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis por su revolucionaria comprobación de que los circuitos eléctricos basados en superconductores pueden exhibir comportamientos cuánticos fundamentales. Esto desafía la percepción tradicional de que solo las partículas subatómicas son capaces de comportamientos cuánticos. Al enfriar estos materiales por debajo de su temperatura crítica, los científicos han logrado observar fenómenos como el efecto túnel cuántico macroscópico y la cuantización de la energía, abriendo una nueva era en el estudio de la física a escala macroscópica. Este descubrimiento no solo es conceptualmente importante, sino que también tiene implicaciones prácticas significativas en la tecnología cuántica venidera.
Para ilustrar el significado de este descubrimiento, los científicos han empleado analogías cotidianas. Por ejemplo, al imaginar un cartón de huevos con un solo huevo en su interior, se puede observar cómo un pequeño giro del cartón permite que el huevo permanezca en posición estable. Sin embargo, el fenómeno cuántico presenta situaciones en las que el huevo podría «aparecer» en un espacio contiguo, atravesando lo que los físicos llaman una «barrera de potencial». Este intrigante concepto del efecto túnel no es solo una curiosidad; es la base de procesos naturales fundamentales, incluyendo la fusión nuclear en las estrellas y la desintegración radiactiva de los átomos.
La base de este Nobel se encuentra en trabajos anteriores, comenzando con la teoría BCS de la superconductividad, por la que John Bardeen, Leon Cooper y Robert Schrieffer ganaron el Nobel en 1972. Esta teoría explica cómo a temperaturas ultra-bajas, los electrones pueden formar pares de Cooper, funcionando como un único ente cuántico. A partir de esta noción fundamental, otros físicos, como Brian Josephson, predijeron que estos pares de electrones podrían atravesar barreras aislantes en lo que hoy conocemos como uniones Josephson, revolucionando nuestra comprensión sobre la corriente eléctrica y los circuitos.
El experimento llevado a cabo por Clarke, Devoret y Martinis en la década de 1980 se centró en demostrar que la fase cuántica de una unión Josephson podía generar efectos cuánticos observables, evidenciando que la mecánica cuántica también rige sistemas macroscópicos. Este experimento no solo confirmó el efecto túnel cuántico en un contexto colectivo, sino que estableció que un circuito superconductor podía comportarse como un «átomo artificial», con sus niveles de energía cuantizados reacciones específicas a frecuencias de microondas, un potente indicativo de su naturaleza cuántica.
El legado de este descubrimiento se extiende más allá de la física pura; ha creado un puente hacia la computación cuántica al establecer las bases para los cúbits -los bloques de construcción de la información cuántica. Desde aquellos inicios, la tecnología de circuitos superconductores ha avanzado exponencialmente, logrando cúbits que mantienen su coherencia cuántica por periodos significativamente más largos y que son la base para desarrollos en diversos campos, desde la criptografía hasta la biomedicina. Sin embargo, aún queda por delante un desafío abrumador en la escalabilidad de estos dispositivos cuánticos, subrayando la importancia de la investigación fundamental en el empuje continuo hacia la revolución tecnológica que promete la computación cuántica.
