Prêmio Nobel de Física por descoberta de tunelamento quântico

Descoberta revolucionária reescreve regras da mecânica quântica

O Prêmio Nobel de Física de 2025 foi concedido a três cientistas revolucionários por seu trabalho inovador que demonstra que efeitos da mecânica quântica podem ocorrer em escala macroscópica, desafiando pressupostos fundamentais sobre a natureza da realidade. O físico britânico John Clarke, o pesquisador americano John Martinis e o cientista francês Michel Devoret receberam o prestigioso prêmio por sua descoberta de "tunelamento quântico macroscópico e quantização de energia em um circuito elétrico".

O experimento que mudou tudo

Em seus experimentos inovadores de 1984-1985, realizados na UC Berkeley, o trio criou circuitos elétricos supercondutores com junções Josephson - essencialmente dois supercondutores separados por uma fina camada isolante. Quando eles colocaram material não condutor nesses circuitos, a física convencional previu que nenhuma corrente fluiria. Para sua surpresa, no entanto, os circuitos elétricos se comportaram como se nada estivesse bloqueando a corrente.

"Esta é a surpresa da minha vida," disse Clarke, agora com mais de 80 anos, quando o comitê do Nobel o contatou na Califórnia. "Nunca pensamos que poderíamos ganhar um Nobel com isso."

O fenômeno que eles observaram foi o tunelamento quântico - onde partículas parecem atravessar barreiras que, segundo a física clássica, deveriam ser impenetráveis. O que tornou sua descoberta extraordinária foi que esse efeito ocorreu em sistemas grandes o suficiente para serem segurados nas mãos, não apenas em nível atômico ou subatômico, onde se supunha que os efeitos quânticos estavam anteriormente confinados.

Preenchendo a lacuna quântico-clássica

O trabalho dos laureados mostrou que pares de Cooper em supercondutores - pares de elétrons que se comportam como uma única entidade quântica - podiam tunelar através de barreiras de energia e exibir níveis de energia quantizados em sistemas macroscópicos. Isso forneceu a primeira evidência concreta de que os efeitos quânticos não estão limitados a escalas microscópicas, mas podem se manifestar em sistemas em escala humana.

"Não há nenhuma tecnologia moderna hoje que não deva algo à mecânica quântica: telefones celulares, computadores, câmeras, conexões de fibra óptica," disse o professor Olle Eriksson durante a cerimônia de premiação em Estocolmo. "É maravilhoso poder celebrar agora como essa teoria centenária continua nos surpreendendo."

A pesquisa se baseia na famosa observação do físico Richard Feynman, que certa vez comentou: "Se você acha que entende mecânica quântica, então você não entende mecânica quântica." O comitê do Nobel enfatizou que o trabalho dos laureados mostra como os materiais podem se comportar de maneiras completamente contra-intuitivas dentro da estrutura da mecânica quântica descrita pela primeira vez há um século.

Base para tecnologias quânticas

A descoberta tem implicações profundas para o desenvolvimento de tecnologias quânticas, particularmente a computação quântica. Martinis, que mais tarde liderou os esforços de computação quântica do Google e demonstrou a supremacia quântica em 2019, construiu diretamente sobre esta pesquisa fundamental. A capacidade de observar e controlar efeitos quânticos em sistemas macroscópicos forma a base para a construção de computadores quânticos práticos que podem resolver problemas além do alcance dos computadores clássicos.

De acordo com análise recente da McKinsey, a tecnologia quântica está fazendo a transição do conceito para a realidade, com o mercado esperado atingir US$ 100 bilhões dentro de uma década. Somente o segmento de computação quântica deve crescer de US$ 4 bilhões em 2024 para US$ 72 bilhões em 2035.

Aplicações atuais que já estão surgindo incluem a NTT Docomo, que melhorou a eficiência das redes móveis em 15% usando otimização quântica, enquanto empresas como Japan Tobacco e Ford Otosan aplicam métodos quânticos à descoberta de medicamentos e processos de fabricação.

Continuação do legado Nobel

O prêmio de física deste ano segue o prêmio do ano passado para pesquisadores que fizeram contribuições fundamentais para o desenvolvimento da inteligência artificial. A temporada do Nobel continua com os prêmios de Química, Literatura e Paz a serem anunciados mais tarde esta semana, seguidos por Economia na próxima semana.

Cada laureado do Nobel recebe 11 milhões de coroas suecas (cerca de 1 milhão de euros), com o dinheiro do prêmio sendo dividido quando vários vencedores compartilham um prêmio. A cerimônia formal de premiação ocorre em 10 de dezembro, aniversário da morte de Alfred Nobel.

A Holanda mantém sua forte tradição em prêmios Nobel de Física, com 9 dos 21 laureados holandeses do Nobel tendo vencido nesta categoria. Os vencedores holandeses mais recentes do Nobel de Física foram Martinus Veltman e Gerard 't Hooft por sua pesquisa em física de partículas.