Unidad de Comunicación

“Por el descubrimiento del efecto túnel cuántico macroscópico y la cuantización macroscópica de la energía en un circuito eléctrico”, fueron galardonados con el Premio Nobel de Física 2025 los investigadores estadounidenses John Clarke, de la Universidad de California; Michel H. Devoret, de la Universidad de Yale y la Universidad de California; y John M. Martinis, de la Universidad de California.

A menudo se piensa que las propiedades cuánticas ocurren en escalas atómicas, también conocidas como microscópicas por ser imperceptibles para el ojo humano. Pero los galardonados demostraron la existencia de efectos cuánticos a un nivel macroscópico, es decir, que la cuántica no solo está al alcance de nuestras manos sino también es posible sostener este tipo de sistemas con ellas.

Crearon un chip con un sistema eléctrico superconductor en el que la corriente superconductora macroscópica pasa a través de una barrera aislante mediante el efecto túnel. Además, demostraron que la energía asociada al confinamiento creado por la barrera aislante tiene niveles cuantizados.

Las primeras nociones en un curso de mecánica cuántica son el llamado tunelaje, es decir el paso de una partícula a través de una barrera, y la cuantización de los niveles de energía cuando se encuentra confinada. Este fue el logro experimental de los galardonados, pero a una escala macroscópica.

De acuerdo con la página oficial del Premio Nobel, el hallazgo, es decir el efecto túnel, es como si una pelota lanzada contra la pared rebotara de ida y vuelta hasta, que lograra atravesar esa barrera. Pero esto había sido explicado por la mecánica cuántica a nivel microscópico, es decir, cómo se comporta cada partícula.

En otras palabras, los laureados demostraron que un cúmulo de miles de millones de partículas (nivel macroscópico) puede experimentar exactamente el mismo fenómeno, como si el chip fuera una pelota hecha de muchas pelotas.

Para demostrarlo, construyeron una unión de Josephson. Se trata de un circuito eléctrico con dos superconductores (materiales que cuando se enfrían extremadamente pueden conducir electricidad sin presentar resistencia eléctrica), ambos separados por una capa fina de material aislante.

En el caso de los superconductores, la materia se organiza en pares de electrones, mejor conocidos como pares de Cooper, que se mueven en sincronía para dejar de actuar de forma independiente y se comportan como una sola pieza regida por la física cuántica. A este experimento se le aplicó electricidad débil para medir cuánto tiempo tardaba el sistema en superar el voltaje de cero gracias al efecto túnel. Luego aplicaron microondas de diferentes longitudes de onda al voltaje cero y comprobaron que este estado tenía menos duración cuando el sistema tenía más energía.

Este voltaje medible fue la comprobación de cómo un sistema compuesto por un gran número de partículas (macroscópico) se comporta como si fuera una sola partícula (a nivel microscópico).

Según informa el Premio Nobel, este estado cuántico macroscópico puede considerarse como un átomo artificial a gran escala, “un átomo con cables y conectores que puede conectarse a nuevas configuraciones de prueba o utilizarse en nuevas tecnologías cuánticas”.

Este Premio Nobel logra la constatación de que el tunelamiento por paquetes y la organización de la energía en niveles discretos es posible no solo en el mundo atómico sino también en un objeto palpable y visible como un chip. Asimismo, ofrece la comprensión teórica y experimental de la materia en el marco del Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuántica, declarado por la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO).

Crédito: Fabiola Pérez/Diseño