Premio Nobel de Física para tres científicos que descubrieron el “efecto túnel cuántico”

Agustina Lima - (Agencia CTyS-UNLaM) - El Premio Nobel de Física 2025 quedó en manos del británico John Clarke, el francés Michel Devoret y el estadounidense John Martinis "por el descubrimiento del efecto túnel cuántico macroscópico y la cuantización de la energía en un circuito eléctrico", anunció este martes la Real Academia Sueca de Ciencias.

Los galardonados fueron distinguidos por experimentos realizados en la década de 1980, que demostraron que una partícula, a escala cuántica, puede atravesar directamente una barrera comparable a un muro. Un fenómeno conocido como "efecto túnel".

La mecánica cuántica describe cómo funcionan las cosas de manera diferente a escalas muy pequeñas, a nivel de partículas. Por ejemplo, cuando una pelota golpea una pared, rebota. En cambo, en el sistema eléctrico superconductor utilizado por estos tres científicos, el elemento podía pasar de un estado a otro, como si atravesara un muro.

“Los descubrimientos de estos físicos dieron lugar a una nueva rama de la ciencia y la tecnología que componen lo que hoy se llama ciencia y tecnología cuántica. Las técnicas que desarrollaron son las que se utilizan en la actualidad para intentar construir las computadoras cuánticas más avanzadas”, explica Juan Pablo Paz, doctor en Física e investigador del CONICET, a la Agencia CTyS-UNLaM.

En su comunicado, el Comité del Nobel destacó que sus hallazgos "han abierto el camino al desarrollo de la próxima generación de la criptografía cuántica, los ordenadores cuánticos y los sensores cuánticos, entre otros campos". Los transistores que integran los microchips en las computadoras, por ejemplo, representan aplicaciones consolidadas de la tecnología cuántica en nuestra vida cotidiana.

 ¿Qué es el túnel cuántico macroscópico?

Para entender este efecto, Paz propone un paralelismo con moverse en skate: “Supongamos que vas en una patineta, y frente a vos hay una loma. La pregunta es, ¿vas a pasar del otro lado de la lomita o no? Bueno, depende de la velocidad. Tenés que tener suficiente energía asociada al movimiento para pasar, fenómeno que en física llamamos una barrera de potencial”, comenzó por desarrollar el especialista del Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA UBA-CONICET).

“Entonces, para poder superar esa loma tenés que tener suficiente energía, pero aún así siempre pasas por arriba de la barrera. En el mundo microscópico, los electrones, cuando se encuentran con una barrera como esa que de alguna manera los trata de frenar, aunque no tengan la energía suficiente que necesitarían para cruzarla en el mundo clásico, por el efecto túnel pueden hacerlo igual -relata el científico-. Es decir, existe una probabilidad de aparecer del otro lado de la barrera y, en lugar de salir rebotados, los electrones pasan del otro lado”.

Los experimentos clave para ganar el Premio Nobel

Los tres científicos premiados realizaron experimentos entre 1984 y 1985 con un circuito eléctrico en el que demostraron tanto el efecto túnel cuántico como los niveles de energía cuantificados en un sistema lo suficientemente grande como para caber en la mano.

Clarke, Devoret y Martinis construyeron un experimento utilizando un circuito eléctrico superconductor. El chip que contenía este circuito tenía un tamaño aproximado de un centímetro. 

 “Lo que lograron fue construir sistemas -bastante macroscópicos- que están compuestos por centenares de millones de átomos. Cada uno está construido en un sustrato sólido de un material que es superconductor, como una placa de aluminio, por ejemplo, o plata, es decir es algo que se puede ver o tener en las manos”, aclaró Paz.

Este pequeño circuito electrónico, como un chip, es en donde la corriente eléctrica circula y crea el efecto túnel del otro lado de la barrera. 

“Además, pudieron aprovechar estas técnicas, inicialmente desarrolladas para para observar el efecto túnel macroscópico, para construir dispositivos en estos materiales que se comportan como ‘átomos artificiales’. Son pequeños circuitos que manifiestan todas las propiedades que la mecánica cuántica asigna a los átomos”, cerró el investigador argentino.

 Quienes son los laureados

John Clarke, nacido en 1942 en Cambridge, Reino Unido, es doctor por la Universidad de Cambridge y actualmente se desempeña como profesor de la Universidad de California, Berkeley, Estados Unidos.
Devoret, de 72 años, es francés, doctor por la Universidad Paris-Sud, docente de la Universidad de Yale, Connecticut, y de la Universidad de California.
En tanto Martinis, nacido en 1958, tiene un doctorado por la Universidad de California y es profesor en la Universidad de California, Santa Bárbara, EE.UU.