Nobel batzordeak John Clarke, Michel Devoret eta John Martinisi eman die 2025eko Fisika Saria, zirkuitu elektrikoetan tunel efektu mekaniko-kuantiko makroskopikoa deskubritzeagatik eta energia kuantifikatzeagatik. Horren guztiaren atzean egongo da, agian, saritutako esperimentuek pertsona ororengan duten eragin zientifiko eta teknologikoa.

Gaur egun jakin badakigu mundua kuantikoa dela, nahiz eta geuk zuzenean hauteman ezin. Eredu kuantikoekin egindako iragarpenak hobeak dira eredu klasikoetatik abiatzen direnak baino, eta zalantza zientifikorik ez dago teoria kuantikoak klasikoaren gainetik duen nagusitasunaz. Fenomeno kuantiko asko bezala, behaketa esperimentalen bidez berretsi da tunel efektua; eta halaxe izan da saritu berri diren esperimentuak (laurogeiko hamarkadakoak) gauzatu baino lehenago ere.

Irudika dezagun Iparraldeko pilotaleku bat, plaza librekoa. Horma bat da, kantxa eta eremu ireki bat bereizten dituena. Pilota frontisaren kontra botatzen badugu, ez dago pareta zeharkatzeko modurik (horma hautsi gabe). Baina hori posible izango litzateke, pilotak kuantikaren legeak erabat beteko balitu. Arestian, ordea, esan dugu mundua kuantikoa dela. Orduan, zergatik ezin du pilotak horma zeharkatu? Kontraesanik ote? Hain zuzen ere, objektu makroskopikoa da pilota: partikula ugariz osatutako sistema da eta, horma zeharkatu ahal izateko, partikula horiek guztiak batera pasatu behako lirateke. Osagai horietako bat igarotzeko probabilitatea ez da zero, baina oso txikia da eta, beraz, are zailagoa da osagai guztiek batera horma zeharkatzea (probabilitate indibidualen biderketa). Zeroren eta baten arteko bi zenbakiren biderketa bi faktore horiek baino txikiagoa da, eta, faktore kopurua hain handia izanik, pilota osoak horma zeharkatzeko probabilitatea nulua da. Baiezta dezakegu, beraz, objektu makroskopikoaren tunel efektuaren probabilitatea baztergarria dela.

Eppur si muove. Hain zuzen ere, saritutako esperimentuek honako hau frogatu zuten: tunel efektua sistema makroskopiko zehatz batean gertatzen zela, zorrotz kontrolatutako baldintzetan. Sistema ez da airean mugitzen den pilota bat, jakina; zirkuitu elektriko supereroale bat da. Material jakin batzuek duten propietatea da supereroankortasuna, propietate kuantiko bat. Orain arte, oso tenperatura baxuetan soilik antzeman da, eta hortik datorkigu materialen zientziaren arloan egiten den galdera garrantzitsuenetako bat: posible ote da supereroankortasuna ohiko zaizkigun tenperaturetatik hurbilago dauden tenperaturetan? Erantzuna baiezkoa balitz, azkenaldiko iraultza teknologikorik handiena ekarriko luke horrek. Edozein kasutan, supereroankortasuna ez da partikula bakar bati dagokion fenomenoa, baizik eta material batena, hau da, partikula multzo erraldoi batena. Hau da, propietate kuantiko makroskopikoa da. Asko sinplifikatuta, esan dezakegu elektroiak bikoteka antolatzen direla (Cooper-en bikote deritze), materialaren ioiek harremanetan jartzen dituztelako, eta bikote horiek modu kolektiboan mugitzen direla, ondo koordinatutako kirol taldea balira bezala.

Beraz, galdera zen ea tunel efektua posible den sistema makroskopiko batean, supereroankortasunaren bitartez (makroskopikoa bera ere). Abilezia handia eta lan esperimental fina behar izan ziren erantzuna lortzeko; eta baiezko erantzun hura onartu eta goraipatu du orain Nobel batzordeak.

Emaitza irudikatzeko, imajina dezagun mendi-hegaletik behera doan ur korrontea, aldian-aldian putzuetan murgiltzen dena. Ur-fluxua eteten bada, jarioa ere eten egingo da eta ura putzuetan harrapatuta geratuko da. Tunel efektua gertatzen denean izan ezik, noski. Tunel efektua gertatuz gero, urak maldan behera isurtzen jarraituko du. Ideia hori aztertutako sistema fisiko errealera eramanda, horixe bera ondorioztatu zuten sarituek, alegia, urak aldapan bera jarraitzen zuela. Uraren adibidearekin jarraituz, korrontea tunel efektuaren ondorioz sortua zela esan ahal izateko, beharrezkoa zen putzuak estankoak zirela egiaztatzea. Horretan datza talentu esperimentala, ondorioak baliogabetuko lituzketen arrakalak betetzean eta izan litezkeen isuriak kontrolatzean.

Clarke, Devoret eta Martinisek lortutako emaitzak ikerlari asko bultzatu zituen gaia ikuspegi zientifikotik aztertzera, eta gailu supereroaleen sare teknologiko oso bat sortu zen horrela, beraien lanari nahiz ondorengo esperimentuei esker. Hain zuzen ere, zirkuitu elektriko supereroaleak dira, besteak beste, IBMren ordenagailu kuantikoa (laster Donostian martxan jarriko dena, Eusko Jaurlaritzaren eta foru aldundien Basque Quantum ekimenaren babespean), Google-ena (John Martinisek bertan egin zuen lan) edo IQMrena, eta horietan tunel efektua funtsezkoa da funtzionamendua egokia izan dadin. Ordenagailu kuantiko batzuek beste "plataforma" batzuk erabiltzen dituzte, hala nola ioi harrapatuak (AQT) edo Rydbergen atomoak (QuEra), edota Quantum Motion enpresak bultzatzen dituen puntu kuantikoak (enpresa horrek laborategiak izango ditu laster CIC NanoGUNEn); baina, oraingoz, zirkuitu supereroaleetan oinarritutakoak dira ordenagailu kuantiko hedatuenak, zeintzuek ondo kontrolatutako qubit-en ehunekoen bidez funtzionatzen baitute.

Baina saritutako esperimentuen inpaktu teknologikoa ez da horretara mugatzen. Erregimen kuantikoko gailu supereroaleak garrantzitsuak dira metrologian eta detekzio metodoetan, eta ziur gaude oraindik asko dagoela deskubritzeko. Adibide bat emateagatik, prozesu biologiko azpizelularren azterketa da diziplina hauetako garapen teknologikoaren helburu garrantzitsuenetako bat, eta hortxe kokatzen dira gailu supereroaleak ere. Hori bai, beste proposamen batzuekin daude lehian, tartean Bizkaiko Foru Aldundiaren Biqain ekimenarekin, zeinak magnetometriarako NV sentsoreak baliatzen baititu.

Aipatu esperimentu haien motibazioa zientifikoa zen; unibertsoa hobeto ulertzea zuten helburu. Eta, ia zientzia huts orok bezala, berez baliotsua izatez gain, teknologia garatzeko aukera ematen digu. Ai teknologia berri hori guztion onerako erabiltzen jakingo bagenu!

Iñigo L. Egusquiza Fisika Teorikoko irakaslea da EHUn, baita EHU Quantum Centerreko kidea ere.

Adrián Parra Rodríguez ikertzailea da Walther Meissner institutuan, Munichen. Michel Devoret izan zen haren tesiaren epaimahaiko buru.