Jie apdovanoti už už makroskopinio kvantinės mechanikos tuneliavimo ir energijos kvantizacijos atradimą elektros grandinėje.
Kaip skelbia Nobelio komitetas, vienas iš pagrindinių fizikos klausimų yra maksimalus sistemos dydis, kuriame galima stebėti kvantinės mechanikos reiškinius. Šių metų Nobelio premijos laureatai atliko eksperimentus su elektros grandine, kurioje jie įrodė kvantinės mechanikos tuneliavimo reiškinį ir kvantinius energijos lygius sistemoje, kuri yra pakankamai didelė, kad ją galima paimti ranka.
Kvantinė mechanika leidžia dalelei judėti tiesiai per barjerą, naudojant procesą, vadinamą tuneliavimu. Kai dalyvauja didelis dalelių skaičius, kvantinės mechanikos reiškiniai paprastai tampa nereikšmingi. Laureatų eksperimentai parodė, kad kvantinės mechanikos savybės gali būti konkretizuotos makroskopiniu mastu.
1984 ir 1985 m. Johnas Clarke’as, Michelas H. Devoretas ir Johnas M. Martinisas atliko seriją eksperimentų su elektronine grandine, sudaryta iš superlaidininkų – komponentų, kurie gali laidyti srovę be elektrinės varžos. Grandinėje superlaidininkų komponentai buvo atskirti plonu nelaidžios medžiagos sluoksniu, vadinamu Josephsono jungtimi. Tobulindami ir matuodami įvairias savo grandinės savybes, jie sugebėjo kontroliuoti ir tirti reiškinius, kurie atsirasdavo, kai per ją tekėdavo srovė. Kartu per superlaidininką judančios dalelės sudarė sistemą, kuri elgėsi taip, tarsi būtų viena dalelė, užpildžiusi visą grandinę.
Ši makroskopinė dalelių tipo sistema iš pradžių yra būsenoje, kurioje srovė teka be jokios įtampos. Sistema yra įstrigusi šioje būsenoje – tarsi už barjero, kurio negali peržengti. Eksperimente sistema parodo savo kvantinį pobūdį, sugebėdama ištrūkti iš nulinės įtampos būsenos tuneliavimo būdu. Pasikeitusi sistemos būsena nustatoma pagal įtampos atsiradimą.
Laureatai taip pat įrodė, kad sistema elgiasi taip, kaip numato kvantinė mechanika – ji yra kvantizuota, kas reiškia, kad ji sugeria arba išskiria tik tam tikrą energijos kiekį.
„Nuostabu, kad galime džiaugtis tuo, kaip šimtmetį skaičiuojanti kvantinė mechanika nuolat pateikia naujų staigmenų. Tai taip pat yra labai naudinga, nes kvantinė mechanika yra visų skaitmeninių technologijų pagrindas“, – teigia Nobelio fizikos komiteto pirmininkas Olle Erikssonas.
Kompiuterių mikroschemose esantys tranzistoriai yra vienas iš pavyzdžių, iliustruojančių mus supančią kvantinę technologiją. Šių metų Nobelio fizikos premija suteikė galimybių kurti naujos kartos kvantinę technologiją, įskaitant kvantinę kriptografiją, kvantinius kompiuterius ir kvantinius jutiklius.
Iki šiol Nobelio Fizikos premija yra apdovanoti 229 asmenys, jauniausias premiją gavo Lawrence Braggas, kuris kartu su tėvu Williamu Henry Braggu 1915 m. gavo apdovanojimą už nuopelnus tiriant kristalinę struktūrą rentgeno spinduliais būdamas 25 metų, vyriausias – 96 metų Arthuras Ashkinas, kuris 2018 m. buvo padovanotas už optinių pincetų (angl. optical tweezers) išradimą ir jų panaudojimą biologinėms sistemoms tyrinėti.
Nobelio premijos yra apdovanojimai, kuriuos administruoja Nobelio fondas ir kurie skiriami už atradimus bei išradimus, kurie sukuria didžiausią naudą žmonijai. Pirmąkart Nobelio premija įteikta 1901 m.