Die Technologie hinter dem elektronischen Gerät, das 2025 den Nobelpreis für Physik gewann

3 amerikanische Wissenschaftler erhielten den Nobelpreis für Physik 2025. Foto: Le Monde .

In Laboren, die so kalt sind, dass sie fast den absoluten Nullpunkt erreichen, haben die drei Wissenschaftler John Clarke, Michel Devoret und John Martinis Experimente durchgeführt, die das Verständnis der Menschheit von der Quantenwelt verändert haben. Nun wurden sie mit dem Nobelpreis für Physik 2025 geehrt – eine ehrenvolle Belohnung für ihre vier Jahrzehnte währende Reise, die sie an der Grenze zwischen Theorie und Praxis erforscht haben.

Neue Perspektiven der Quantenphysik

Am 7. Oktober gab die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften bekannt, dass der Nobelpreis für Physik 2025 an drei Wissenschaftler geht: John Clarke, Michel Devoret und John Martinis. Sie wurden für „bahnbrechende Experimente geehrt, die unser Verständnis der Funktionsweise der Quantenmechanik in der physikalischen Welt erweitert haben“. Laut dem Preiskomitee haben die Arbeiten der drei Physiker gezeigt, dass Quanteneffekte auch in größeren Systemen beobachtet werden können und nicht nur auf atomarer Ebene.

In einer Online-Pressekonferenz nach der Ankündigung sagte Professor John Clarke, der an der University of California lehrt, er sei „fassungslos und emotional“ gewesen, als er die Nachricht hörte.

Die Quantenphysik ebnet den Weg für eine Vielzahl zukünftiger Technologien. Foto: Bloomberg .

„Ich hätte nie gedacht, dass meine Arbeit auf dieser Ebene Anerkennung finden würde“, sagte er. Clarke fügte hinzu, dass die Prinzipien, die sie studierten, die Grundlage für moderne Technologien bildeten, von Smartphones bis hin zu Computern.

Die Experimente von Clarke, Devoret und Martinis, die zwischen 1980 und 2000 durchgeführt wurden, konzentrierten sich auf die Beobachtung von Quantenphänomenen in supraleitenden Schaltkreisen. Die Ergebnisse zeigten, dass Quantenzustände lange genug aufrechterhalten werden konnten, um gemessen zu werden, was den Weg für ihre Kontrolle und Nutzung in der Praxis ebnete.

Diese Arbeiten legen den Grundstein für die Entstehung von Quantencomputern – Geräten, die Informationen bei bestimmten Berechnungen millionenfach schneller verarbeiten können als moderne Computer. Darüber hinaus trägt die Forschung auch zur Entwicklung von Quantensensoren, Verschlüsselungstechnologien, die mit herkömmlichen Methoden nicht geknackt werden können, und vielen weiteren potenziellen Anwendungen bei.

Das Zeitalter der Quantencomputer

Professor Michel Devoret von der Yale University gilt als Pionier in der Erforschung supraleitender Quantenbits (Qubits), einer Technologie, die derzeit von großen Unternehmen wie IBM, Google oder Intel in Quantencomputersystemen eingesetzt wird. In den letzten 40 Jahren der Forschung haben er und seine Kollegen einen Weg gefunden, einen stabilen Quantenzustand aufrechtzuerhalten, der das größte Hindernis auf diesem Gebiet darstellt.

John Martinis, Professor an der University of California, ist bekannt für seine Rolle als Leiter des Google Quantum AI-Teams. 2019 führte er das Forschungsteam zum Meilenstein der Quantenüberlegenheit: Googles Quantencomputer schloss eine komplexe Berechnung in 200 Sekunden ab – etwas, wofür der damals leistungsstärkste Supercomputer der Welt Tausende von Jahren benötigt hätte. Diese Leistung markierte einen wichtigen Schritt vorwärts in der Geschichte der Computertechnik.

John Clarke (links), Michel H. Devoret (Mitte) und John M. Martinis (rechts) sind die Wissenschaftler, die den Nobelpreis für Physik 2025 erhalten. Foto: Physics World .

Martinis verließ Google jedoch im Jahr 2020. In einem Interview mit Forbes sagte er, die Entscheidung sei auf den Wunsch zurückzuführen, zur Grundlagenforschung zurückzukehren. Er räumte ein, dass das Unternehmensumfeld zwar den Fortschritt beschleunigen könne, manchmal aber auch die Kreativität einschränke.

„Die Wissenschaft kann nicht an einen Marktzeitplan gebunden werden“, sagte Martinis.

Für John Clarke, den ältesten der drei Wissenschaftler, ist der Nobelpreis eine würdige Anerkennung seines Lebenswerks. Er war der Erste, der nachwies, dass supraleitende Schaltkreise ein ausgeprägtes Quantenverhalten aufweisen können, und legte damit den Grundstein für die heutigen Qubits. Clarke glaubt, dass diese Forschung nur die Spitze des Eisbergs darstellt und dass jüngere Generationen von Physikern die Anwendung der Quantenmechanik noch weiter vorantreiben werden.

Laut Reuters sind die Anwendungsaussichten von Quantencomputern zwar sehr groß, doch steht dieses Feld noch vor vielen Herausforderungen, insbesondere bei der Aufrechterhaltung der Stabilität und Genauigkeit von Qubits über lange Zeiträume. Der diesjährige Nobelpreis zeigt jedoch, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft davon überzeugt ist, dass die Quantentechnologie vom experimentellen Stadium in das Stadium der realen Anwendung übergeht.

Quelle: https://znews.vn/cong-nghe-dang-sau-thiet-bi-dien-tu-doat-giai-nobel-phat-ly-2025-post1591816.html