Premio Nobel de Física otorgado a la exploración de la electrónica ultraceana, que lanzó la tecnología cuántica

La Mecánica Kuantum describe el extraño comportamiento de las partículas microscópicas. El uso de sistemas cuánticos para realizar computadoras permitirá a los investigadores resolver problemas en áreas desde la química hasta la criptografía que tienen tantas soluciones posibles que están fuera de la posibilidad incluso de las computadoras NauntaTum más poderosas.

El cálculo cuántico depende de que los investigadores desarrollen tecnologías cuánticas prácticas. Los circuitos eléctricos superimplementados son una tecnología prometedora, pero no hace mucho tiempo no estaba claro si se mostraba siquiera el comportamiento cuántico. El Premio Nobel del año 2025 en Física se otorga a tres científicos por su trabajo que demuestra que los efectos cuánticos persisten incluso en grandes círculos eléctricos, lo que ha permitido el desarrollo de tecnologías cuánticas prácticas.

Soy un físico que estudia círculos supercitivos para la computación cuántica y otros usos. Trabajar en mi campo surge de una investigación revolucionaria realizada por el premio Nobel.

Grande, frío, cuántico

En su trabajo de 1984. y 1985. años, y luego el dr. El estudiante John Martinis, el entonces investigador postdoctoral Michel Deveret y el profesor John Clark de la UC Berkeley demostraron que incluso los círculos eléctricos grandes pueden mostrar un comportamiento cuántico. Usaron un círculo hecho de niobio y plomo. Cuando se enfrían a unos pocos grados por encima del cero absoluto, estos metales se vuelven superficiales. El superconductor es un material que transporta electricidad sin generar calor.

Martinis, Devoret y Clarke han demostrado que la mecánica cuántica se gestiona en superposición, voltaje y corrientes. El Krup cuantificaba -es decir, discretamente e indivisible- los niveles de energía y puede encontrarse en las superposiciones de varios países.

Cualquier sistema físico puede describir el estado, lo que indica todo lo que se debe saber sobre ese sistema. La mecánica cuántica muestra que el estado puede tener ciertos valores cuantificados de cosas que se pueden medir. El ejemplo es la energía: un determinado sistema puede tener energía 1 o energía 2, pero nada intermedio. Al mismo tiempo, el sistema cuántico puede estar en una superposición de más estados, ya que se pueden agregar diferentes cantidades de rojo/verde/azul para obtener cualquier color en la imagen de píxeles.

Es importante que los premiados hayan demostrado que los investigadores pueden describir uno de estos vehículos superconductores como si fuera una partícula cuántica. Este simple comportamiento es lo que hace que los círculos superconductores sean tan útiles como la tecnología.

A los refrigeradores Malna les gustan estos contenidos fríos cerca del cero absoluto. Laboratorio de investigación para la investigación de la Fuerza Aérea

Hoy en día, los círculos supernúcleos se utilizan para estudiar la física cuántica fundamental, simular otros sistemas físicos y probar protocolos para sensaciones ultrarenciales. Por ejemplo, Devoret Group mostró recientemente un amplificador de microondas casi ideal basado en un circuito supercase. Los amplificadores de microondas se utilizan ampliamente en comunicaciones, radares e instrumentos científicos.

Martinis Group utilizó conjuntos superconductores para imitar un grupo de partículas como un electrón. Este tipo de simulación es una técnica clave en el estudio de la física básica.

En mi grupo, recientemente utilizamos un círculo superconductor para demostrar un protocolo de medición de campo magnético más sensible que las técnicas estándar. Los sensores cuánticos miden cantidades físicas con extrema precisión, desde la actividad biológica hasta las anomalías gravitacionales.

Pero es, con diferencia, la mayor aplicación de los superconductores: como plataforma para la computación cuántica.

PINTURAS SUPERPROVALES

Múltiples sistemas cuantitativos pueden comunicarse entre sí y de forma diversa, por lo que actúan como un solo sistema. Esta combinación de cuantificación, superposición y entrelazamiento es lo que da a las computadoras cuánticas su poder.

En la tecnología informática cuántica, los investigadores utilizan el sistema cuántico (cuántico o codo), que sólo puede existir en dos países. Cubite debe ser coherente. Esto significa que si lo ponemos en un estado particular, queremos permanecer allí y no tragar en otro estado al azar. Hay que controlar la cubitita. Esto significa que los investigadores deberían poder hacer que cubit cambie la situación según sea necesario y hacer que se comuniquen con otros cubit. Y los codos deben ser escalables, lo que significa que tenemos que fabricarlos mucho.

Muchas tecnologías son prometedoras, como las matrices de átomos al vacío, los iones atrapados, los electrones capturados en semenincodults y los círculos ópticos de fotones. Pero todas las tecnologías implican compromisos, sacrificando coherencia, control o escalabilidad para mejorar algo más.

La simplicidad y flexibilidad de los círculos superconductores significa que al cambiar el diseño del círculo, los investigadores pueden obtener casi cualquier comportamiento de codo que queramos y que sea fácil de predecir. Esto supone un dulce lugar tecnológico para la computación cuántica. Las tecnologías cuánticas más obvias, como los átomos atrapados, son tan pequeñas que puede resultar difícil controlarlas y comunicarse con ellas. Los chubs superimplementados son lo suficientemente grandes como para ser fáciles de controlar, lo suficientemente fáciles como para ser lo suficientemente confiables y lo suficientemente cuánticos para hacerlo todo.

Hoy en día, grupos de investigación académica como el mío que desarrollan nuevos tipos de codos superconductores, buscan formas de hacerlos más coherentes, intentan mejorar nuestro control sobre ellos y desarrollan técnicas para hacerlos más fáciles de aumentar. Las empresas y los laboratorios gubernamentales toman estos resultados académicos junto con su investigación básica y los aplican, realizando una difícil ingeniería para crear grandes procesadores cuánticos para uso práctico.

Pioneros de los superconductores

No es sorprendente que el premio Nobel hiciera y siguiera haciendo enormes contribuciones fuera de su trabajo en la década de 1980. Además de su trabajo académico, Martinis trabajó anteriormente en los procesadores Google Quantum y ahora tiene su propia empresa, mientras que Devoret ahora ayuda con Google Efforts. Clarke, ahora jubilado, también destacó que muchos de los últimos años de su carrera trabajaron en círculos cuánticos. Y tuvieron grandes influencias en mi carrera y en muchas otras.

Tuve el privilegio de hacer una mesa redonda con Devoret el 22 de mayo de 2025. años. Hizo una petición inolvidable: elegir un asesor académico puede ser mucho más importante que un cónyuge, porque “no puedes divorciarte de tu asesor”.

A menudo se bromea diciendo que la mitad de los investigadores en el campo de la superburística cuántica pueden seguir los conocimientos académicos de Clarke. Puedo hacerlo dos veces: mi doctorado. El asesor Irfan Siddiki asesoró a Devoret y Clarke fue mi asesor secundario. Y uno de mis logros más famosos como estudiante de la ciudad fue no entrar en pánico cuando Martinis me metió después de hablar para darme detalles.

Hoy son homenajeados por su trabajo, y mañana otros investigadores que se han formado harán todo lo posible para continuar.