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.

Phong Nha - Kẻ Bàng lọt danh sách 11 điểm đến đẹp nhất Việt Nam
Phong Nha - Kẻ Bàng lọt danh sách 11 điểm đến đẹp nhất Việt Nam
(Ngày Nay) - Ngày 9/9, Ban Quản lý Vườn quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng cho biết, Tạp chí The Times (Vương quốc Anh) vừa giới thiệu danh sách 11 điểm đến đẹp nhất Việt Nam năm 2026, trong đó Vườn quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng (tỉnh Quảng Trị) là một trong những điểm đến tiêu biểu, tiếp tục khẳng định sức hút của Di sản thiên nhiên thế giới trên bản đồ du lịch Việt Nam và quốc tế.
TP Hồ Chí Minh: Cắt giảm hội thi, hội họp không cần thiết và đẩy mạnh hồ sơ số trong trường học
TP Hồ Chí Minh: Cắt giảm hội thi, hội họp không cần thiết và đẩy mạnh hồ sơ số trong trường học
(Ngày Nay) - Ngày 10/9, Sở Giáo dục và Đào tạo TP Hồ Chí Minh có văn bản yêu cầu các cơ sở giáo dục phổ thông rà soát, cắt giảm các cuộc thi, hội thi, hồ sơ, sổ sách, hội họp và báo cáo trung gian không cần thiết; đồng thời đẩy mạnh hồ sơ số, từng bước thay thế hồ sơ giấy nhằm dành thêm thời gian và nguồn lực cho hoạt động dạy học, giáo dục học sinh.
Lễ hội Cầu mưa Xỏ Nặm Phạ là phong tục truyền thống giàu giá trị văn hóa, tinh thần của đồng bào dân tộc Thái ở miền Tây Nghệ An.
Châu Lộc phục dựng Lễ hội Cầu mưa Xỏ Nặm Phạ
(Ngày Nay) - Ngày 20/9/2026, tại xã Châu Lộc, tỉnh Nghệ An sẽ diễn ra Lễ hội Cầu mưa “Xỏ Nặm Phạ” – một phong tục truyền thống giàu giá trị văn hóa, tinh thần của đồng bào dân tộc Thái ở miền Tây Nghệ An.
Nhà hát nghệ thuật Hát bội TPHCM sẽ đưa đặc sản hát bội Nam bộ đến Festival Thăng Long - Hà Nội lần II - năm 2026.
Hát bội TPHCM góp mặt tại Festival Thăng Long - Hà Nội lần II
(Ngày Nay) -Nhà hát nghệ thuật Hát bội TPHCM sẽ tham gia Festival Thăng Long - Hà Nội lần II năm 2026, giới thiệu những nét đặc trưng của hát bội phương Nam qua nghi thức lễ Nghinh thần Đại bội và trích đoạn lịch sử “Trần Bình Trọng tuẫn tiết” .
IMC 2026 sẽ mở ra cơ hội gặp gỡ và đối thoại trực tiếp về những cơ hội và thách thức của ngành công nghiệp Việt Nam
Từ AI đến sản xuất xanh: Những bài toán lớn tại Hội nghị Công nghiệp Sản xuất Quốc tế Việt Nam 2026
(Ngày Nay) - Khi lợi thế chi phí không còn đủ để bảo đảm sức cạnh tranh, ngành sản xuất Việt Nam phải đồng thời giải nhiều bài toán về công nghệ, năng lượng, nhân lực và chuỗi cung ứng. Diễn ra từ ngày 9 đến 11/9/2026 tại Trung tâm Triển lãm Việt Nam (VEC), Hội nghị Công nghiệp Sản xuất Quốc tế Việt Nam 2026 (IMC 2026) quy tụ đại diện cơ quan quản lý, tập đoàn công nghệ, doanh nghiệp sản xuất và các nhà mua hàng lớn để cùng tìm lời giải và mở rộng cơ hội hợp tác.