Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển hôm qua công bố ba nhà khoa học John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis là chủ nhân của giải Nobel Vật lý 2025 vì "phát hiện đường hầm cơ học lượng tử vĩ mô và lượng tử hóa năng lượng trong mạch điện". Nghiên cứu của họ mang đến cơ hội phát triển công nghệ lượng tử thế hệ tiếp theo, bao gồm mã hóa lượng tử, máy tính lượng tử và cảm biến lượng tử.

Cơ học lượng tử mô tả cách vật thể hoạt động khác biệt ở quy mô cực kỳ nhỏ. Ví dụ, khi ném một quả bóng bình thường đập vào tường, nó sẽ bật lại. Nhưng ở quy mô lượng tử, hạt sẽ xuyên thẳng qua bức tường và được gọi là "hiệu ứng đường hầm".

"Về cơ bản, ba nhà khoa học đã làm điều đó nhưng trên một mạch điện", Ulf Danielsson, thư ký Hội đồng Nobel Vật lý, giáo sư vật lý lý thuyết tại Đại học Uppsala, giải thích với AFP.

Trong các thí nghiệm thực hiện vào thập niên 1980, họ chứng minh được hiệu ứng đường hầm lượng tử cũng có thể quan sát ở quy mô vĩ mô - liên quan đến nhiều hạt - bằng cách dùng chất siêu dẫn. "Giải Nobel vinh danh thí nghiệm giúp đưa quy mô lên mức vĩ mô, cho phép chúng ta có thể hiểu và đo lường với các tiêu chuẩn của con người", Danielsson nói.

Times of India nhận định, sự tò mò, kiên trì và một sự hợp tác bất ngờ đã kết nối ba bộ óc khác biệt, tạo nên thành tựu lớn trong lĩnh vực lượng tử.

John Clarke

Niềm đam mê của John Clarke với siêu dẫn bắt đầu từ rất lâu trước khi điện toán lượng tử thịnh hành. Sinh năm 1942 tại Cambridge, Anh, Clarke lớn lên trong thời kỳ hậu chiến, khi vật lý đóng vai trò tiên phong và quan trọng trong mọi thứ, từ không gian đến nguyên tử. Sau khi nhận bằng tiến sĩ tại Đại học Cambridge năm 1968, ông chuyển đến Đại học California Berkeley, Mỹ, tập trung nghiên cứu các đặc tính lượng tử của chất siêu dẫn.

Phong cách của Clarke luôn khiêm tốn và giản dị, thiên về thực hành hơn là phô trương. Đồng nghiệp nhớ đến ông như một người tỉ mỉ, thậm chí đắm chìm vào các phép đo. Phòng thí nghiệm của ông nổi tiếng với sự ngăn nắp: dây dẫn cuộn gọn gàng, dụng cụ dán nhãn đầy đủ và không có chỗ cho tiếng ồn hay những thứ gây nhiễu.

Ông từng mô tả niềm đam mê của mình là "bối cảnh vô hình của các mạch siêu dẫn" - những hệ thống tinh vi đến mức tiếng ù ù nhỏ của đường dây điện gần đó cũng có thể phá hỏng thí nghiệm. Ông không theo đuổi sự hào nhoáng mà hướng đến sự chính xác. Điều này đã biến phòng thí nghiệm nhiệt độ thấp của Đại học California Berkeley trở thành nơi lý tưởng cho một trong những thí nghiệm vật lý tinh vi nhất.

Michel H. Devoret

Đầu những năm 1980, khi gia nhập nhóm của Clarke với tư cách nhà nghiên cứu sau tiến sĩ, Michel H. Devoret mang theo sự táo bạo trong lý thuyết, bổ sung cho sự điềm tĩnh, thiên về thực hành của Clarke. Sinh năm 1953 tại Paris, Pháp, Devoret hoàn thành chương trình tiến sĩ tại École Normale Supérieure, trường đại học đề cao tư duy trừu tượng sâu sắc.

Tại Đại học California Berkeley, Clarke giống như người thầy dẫn dắt còn John Martinis là bạn đồng hành theo đuổi sự tò mò với Devoret. Ông có bản năng đặt câu hỏi "Điều gì xảy ra nếu?" - dạng câu hỏi giúp tiếp tục thí nghiệm sau vô số lần thử thất bại.

"John có sự kiên nhẫn, còn John M. có tia lửa", Devoret nhận xét về sự hợp tác giữa họ.

Devoret sau này đến Đại học Yale tiếp tục phát triển sự nghiệp, trở thành một trong những nhân vật hàng đầu thế giới về điện tử lượng tử. Công trình của ông giờ đây nằm ở giao điểm giữa lý thuyết và công nghệ, từ mạch siêu dẫn đến điện toán lượng tử. Tuy nhiên, ông thường coi những năm tháng trong phòng thí nghiệm Đại học California Berkeley là thời kỳ "vật lý lượng tử trở thành hiện thực".

John M. Martinis

John M. Martinis, sinh năm 1958, vẫn còn là nghiên cứu sinh khi thí nghiệm thay đổi sự nghiệp của ông bắt đầu hình thành. Trong khi Clarke vững vàng, chắc chắn, Devoret thường xuyên khơi nguồn ý tưởng, thì ông xây dựng, điều chỉnh và chế tạo lại thiết bị đến khi nó vận hành chính xác như họ mong muốn.

Là người trẻ nhất trong bộ ba, Martinis nhận thấy công trình của họ không chỉ là bằng chứng về hiện tượng lượng tử, mà còn là hạt giống của công nghệ tương lai. Nhiều năm sau, tại Đại học California Santa Barbara, ông dẫn dắt những thí nghiệm sử dụng mạch siêu dẫn làm bit lượng tử, hay qubit, một bước tiến quan trọng với máy tính lượng tử - loại máy tính đang được nhiều nhóm nghiên cứu và công ty trên toàn cầu phát triển.

Martinis thường được mô tả là "kỹ sư trong các nhà vật lý", một người năng động, thực tế và thích chỉnh dây cáp hơn là tranh luận về hàm sóng. Nhưng chính sự thực dụng đó đã giúp những thí nghiệm ở Berkeley trở nên khả thi.

Sự hợp tác mang đến giải Nobel danh giá

Giải Nobel năm nay tôn vinh Clarke, Devoret và Martinis vì đã chứng minh những tính chất kỳ lạ của thế giới lượng tử có thể được cụ thể hóa trong một hệ thống đủ lớn để đặt trên tay. Theo Jonathan Bagger, nhà vật lý hạt nhân kiêm Giám đốc Hiệp hội Vật lý Mỹ (APS), công trình của bộ ba đã mở đường cho các ứng dụng thực tế của cơ học lượng tử, vốn chi phối cách thế giới vận hành ở những quy mô và khoảng cách nhỏ nhất, ở mức hạ nguyên tử.

"Khi phát hiện cơ học lượng tử, người ta nghĩ nó chỉ có thể áp dụng cho những tình huống rất khó hiểu", Bagger nói với CNN. "Ba nhà khoa học đã chứng minh là thực tế, bạn có thể nâng cơ học lượng tử lên mức đủ để áp dụng vào thế giới hữu hình rộng lớn hơn, thế giới ở quy mô con người".

Trong cuộc phỏng vấn qua điện thoại với Adam Smith, giám đốc khoa học tại Nobel Media, Clarke chia sẻ, ông vô cùng bất ngờ khi biết tin và rất hạnh phúc khi nhận giải cùng Devoret và Martinis. "Tôi không thể hình dung được việc nhận giải mà không có họ. Công trình này sẽ không thể thực hiện nếu thiếu hai người đó", ông nói.

Clarke cho biết, nghiên cứu của họ đã dẫn đến nhiều tiến bộ công nghệ như sự ra đời của điện thoại di động. Theo Nobel Prize, bóng bán dẫn cho microchip máy tính cũng là một ví dụ về công nghệ lượng tử.

"Thật tuyệt vời khi có thể tôn vinh cách mà cơ học lượng tử không ngừng mang đến những bất ngờ mới dù đã tồn tại cả thế kỷ. Nó cũng vô cùng hữu ích, vì cơ học lượng tử là nền tảng của mọi công nghệ số", Olle Eriksson, Chủ tịch Hội đồng Nobel Vật lý, phát biểu.

Thu Thảo tổng hợp