Nobel 2025: Khi “thế giới lượng tử” trở nên hữu hình

(Ngày Nay) - Từ lâu, thế giới lượng tử vẫn được xem là vùng không gian “kỳ lạ” nơi các hạt có thể xuyên qua vật cản, tồn tại ở hai trạng thái cùng lúc và thách thức mọi quy luật trực giác của con người. Thế nhưng, bộ 3 nhà khoa học John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis đã khiến điều tưởng chừng chỉ tồn tại trong phòng thí nghiệm vi mô ấy trở nên hữu hình – ngay trong một mạch điện có thể nhìn thấy bằng mắt thường.
Nobel 2025: Khi “thế giới lượng tử” trở nên hữu hình

Ngày 7/10, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã trao Giải Nobel Vật lý 2025 cho 3 nhà khoa học John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis) đã được trao giải Nobel Vật lý 2025 vì “phát hiện hiệu ứng đường hầm cơ học lượng tử ở quy mô vĩ mô và lượng tử hóa năng lượng trong mạch điện”. Họ sẽ chia đều giải thưởng trị giá 11 triệu kronor Thụy Điển (tương đương 1,17 triệu USD).

Cơ học lượng tử chi phối thế giới vi mô của các nguyên tử và electron – nơi các hạt electron có thể “xuyên tường” qua các rào cản năng lượng và chỉ hấp thụ năng lượng theo từng mức cố định gọi là lượng tử. Ở cấp độ vĩ mô của thế giới con người, những hiệu ứng này dường như biến mất. Đơn cử: một quả bóng, với cấu tạo từ vô số nguyên tử, không bao giờ có thể xuyên qua tường.

Thắc mắc về điều này, trong thập niên 1980 tại Đại học California, ba nhà khoa học Clarke, Devoret và Martinis bắt đầu thử nghiệm xem liệu các quy luật lượng tử có tồn tại ở kích thước đủ lớn để nhìn thấy bằng mắt thường hay không.

Để kiểm chứng, họ tạo ra một mạch điện Josephson – nơi hai chất siêu dẫn được ngăn cách bởi một lớp cách điện siêu mỏng. Trong kim loại thông thường, các electron va chạm với vật liệu và với nhau, nhưng trong chất siêu dẫn được làm lạnh gần độ 0 tuyệt đối, chúng tạo thành các cặp Cooper chuyển động đồng bộ không có điện trở và cùng chia sẻ một hàm sóng lượng tử duy nhất.

Khi nhóm nghiên cứu giữ mạch điện ở trạng thái điện áp bằng 0, theo vật lý cổ điển, mạch điện lẽ ra phải đứng yên. Tuy nhiên, quá trình nghiên cứu cho thấy đôi khi mạch điện đột ngột “thoát ra” – không phải do nhiệt, mà nhờ hiện tượng chui hầm lượng tử để xuyên qua rào cản năng lượng. Đó là bằng chứng trực tiếp đầu tiên cho thấy các quy luật lượng tử vẫn tồn tại ở thế giới vĩ mô.

Tiếp đó, khi chiếu sóng vi ba vào mạch điện, ba nhà khoa học quan sát thấy các đỉnh cộng hưởng sắc nét ở các tần số cụ thể. Mỗi đỉnh tương ứng với khoảng cách năng lượng giữa hai trạng thái lượng tử hóa, cho thấy năng lượng của mạch chỉ có thể nhận các giá trị rời rạc. Nói cách khác, một thiết bị được tạo thành từ hàng tỷ electron đang hoạt động như một hệ lượng tử duy nhất.

Trước khi có thí nghiệm này, hiệu ứng đường hầm lượng tử và lượng tử hóa năng lượng chỉ được quan sát trong các nguyên tử và hạt hạ nguyên tử. Bà Eva Olsson – một thành viên Ủy ban Nobel – đánh giá công trình nghiên cứu của bộ ba nhà khoa học John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis đã “mở ra cánh cửa dẫn đến một thế giới khác”. Bà nêu rõ: “Khi hiện tượng lượng tử được đưa lên quy mô vĩ mô, chúng ta có thể chạm vào, điều khiển và quan sát chúng – đó là khởi đầu cho những cấu trúc và công nghệ hoàn toàn mới”.

Trong khi đó, ông Olle Eriksson - Chủ tịch Ủy ban Nobel Vật lý - gọi đây là minh chứng cho việc cơ học lượng tử vô cùng hữu ích và là nền tảng của toàn bộ công nghệ kỹ thuật số hiện nay.

Những khám phá của ba nhà khoa học Clarke, Devoret và Martinis đã đặt nền móng cho máy tính lượng tử. Đến cuối thập niên 1990, các nhà khoa học phát triển các bit lượng tử (qubit) – đơn vị thông tin lượng tử – dựa trên nguyên lý năng lượng mà bộ ba tiên phong này chứng minh.

Ông Martinis sau đó cũng đã ứng dụng phương pháp này để tạo ra bộ xử lý lượng tử siêu dẫn đầu tiên, nơi các qubit có thể dao động tinh tế giữa mức “0” và “1” trong trạng thái chồng chập lượng tử tinh vi.

Theo Ủy ban Nobel, bóng bán dẫn trong vi mạch máy tính hiện nay là một ví dụ về cách cơ học lượng tử đã trở thành nền tảng cho công nghệ hằng ngày, đặt nền móng cho thế hệ công nghệ lượng tử tiếp theo, bao gồm mật mã lượng tử, máy tính lượng tử và cảm biến lượng tử.

Tổng Bí thư Tô Lâm tham quan không gian trưng bày sách tại Hội nghị toàn quốc tổng kết công tác Tuyên giáo và Dân vận năm 2025, triển khai nhiệm vụ năm 2026, sáng 19/12/2025, tại Hà Nội. Hội nghị được triển khai bằng hình thức trực tiếp kết hợp trực tuyến đến 35 điểm cầu các tỉnh ủy, thành ủy với hơn 3000 đại biểu tham dự.
Niềm tin - Nền tảng của đồng thuận xã hội
(Ngày Nay) - Công tác tuyên giáo đang đứng trước yêu cầu mới là không chỉ truyền đạt chủ trương, định hướng tư tưởng mà phải chủ động quản trị niềm tin xã hội, khơi dậy khát vọng phát triển.
Không ngừng đổi mới để đồng hành cùng đất nước
Không ngừng đổi mới để đồng hành cùng đất nước
(Ngày Nay) - Mỗi bước phát triển của đất nước đều gắn với những yêu cầu mới về tư tưởng, niềm tin và sự đồng thuận xã hội. Từ những ngày đầu truyền bá lý tưởng cách mạng, khơi dậy khát vọng độc lập, tự do đến công cuộc đổi mới, hội nhập và hiện thực hóa khát vọng xây dựng đất nước phát triển nhanh, bền vững, công tác tuyên giáo luôn đồng hành cùng những chặng đường phát triển của dân tộc.
Khu vực Bắc Bộ có mưa rào và dông rải rác, có nơi mưa to đến rất to.
Thời tiết ngày 1/8: Mưa lớn kéo dài ở Bắc Bộ, vùng ven biển có nơi trên 100 mm
(Ngày Nay) - Theo Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn quốc gia, ngày 1/8, Bắc Bộ, Thanh Hóa và Nghệ An tiếp tục có mưa rào và dông rải rác, cục bộ xuất hiện mưa to đến rất to. Đáng chú ý, vùng ven biển Quảng Ninh, Hải Phòng, Hưng Yên, Ninh Bình và Thanh Hóa có nơi ghi nhận lượng mưa trên 100 mm, tiềm ẩn nguy cơ ngập úng, lũ quét và sạt lở đất.
UBND tỉnh Quảng Trị, UBND thành phố Huế và Tổng công ty Đường sắt Việt Nam ký kết bản ghi nhớ hợp tác về phát triển sản phẩm du lịch đường sắt “Cố đô Huế – Phong Nha: Hành trình kỳ quan – Di sản thế giới”.
Thúc đẩy liên kết du lịch miền Trung qua sản phẩm đường sắt di sản giữa Quảng Trị và Huế
(Ngày Nay) -  Chiều 31/7, tại Quảng Trị, UBND tỉnh Quảng Trị phối hợp với UBND thành phố Huế và Tổng công ty Đường sắt Việt Nam tổ chức Hội thảo phát triển sản phẩm du lịch đường sắt "Cố đô Huế - Phong Nha: Hành trình kỳ quan – Di sản thế giới", đồng thời ký kết Bản ghi nhớ hợp tác phát triển sản phẩm du lịch đường sắt giai đoạn 2026 – 2030.