Descoberta pioneira amplia possibilidades para computação, sensores e segurança na era digital
A Academia Real das Ciências da Suécia anunciou hoje (7) que o Prêmio Nobel de Física 2025 foi concedido aos cientistas John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis. Eles foram homenageados pela “descoberta do tunelamento mecânico quântico macroscópico e da quantização de energia em um circuito elétrico”, segundo a Academia.
“É maravilhoso celebrar o modo como a mecânica quântica centenária oferece continuamente novas surpresas. É também extremamente útil, pois ela é o fundamento de toda a tecnologia digital”, afirma Olle Eriksson, Presidente do Comitê Nobel de Física.
O prêmio em dinheiro totaliza 11 milhões de coroas suecas ( cerca de R$ 6,2 milhões) que será dividido entre os três laureados.
O que foi descoberto
Os pesquisadores descobriram que um circuito elétrico macroscópico, feito de supercondutores, pode apresentar fenômenos típicos da física quântica, como o túnel quântico, atravessando barreiras energéticas que seriam impossíveis na física clássica, e a quantização de energia, absorvendo e emitindo energia em pacotes discretos, revelando que sistemas grandes podem obedecer às mesmas regras quânticas das partículas microscópicas.
Ou seja, eles comprovaram que um sistema elétrico grande, formado por bilhões de partículas, pode se comportar como uma única partícula quântica, desafiando a física clássica e abrindo caminho para tecnologias avançadas como computadores e sensores quânticos.
Como foi o experimento
Os cientistas usaram um circuito fabricado com supercondutores (materiais que conduzem eletricidade sem resistência) ligados por uma camada isolante ultrafina: uma junção de Josephson.
Ao aplicar corrente, observaram que o sistema ficava preso num estado de baixa tensão, como se uma barreira impedisse sua mudança de estado. No entanto, por meio do efeito túnel, o circuito escapava” desse estado, gerando uma diferença de tensão detectável.
Além disso, ao submeter o circuito a micro-ondas, detectaram que a energia era trocada em níveis discretos, típico comportamento quântico. Em resumo: um sistema composto por bilhões de partículas comportou-se como se fosse uma partícula única obedecendo às leis da mecânica quântica.
Por que isso é importante
A física quântica é a base de muitas tecnologias modernas (transistores, lasers, microchips). Porém, aplicar efeitos quânticos em sistemas grandes é desafiador. Demonstrar que tais efeitos existem em escala macroscópica reforça que podemos controlá-los para finalidades tecnológicas.
Com essas descobertas, evoluem os campos:
- Computação quântica: os princípios demonstrados ajudam a construir “qubits” supercondutores, unidades fundamentais dos computadores quânticos.
- Sensores de precisão: aplicações na medição de campos magnéticos, detecção de partículas ou sinais fracos se beneficiam de circuitos que exploram efeitos quânticos controlados.
- Criptografia avançada: técnicas de criptografia quântica podem usar estados quânticos para garantir segurança, algo reforçado pela capacidade de manipular circuitos quânticos complexos.
Perfil dos laureados
John Clarke
Nascido no Reino Unido, é professor na Universidade da Califórnia, Berkeley. Tem trajetória ligada a dispositivos de medição quântica como SQUIDs (dispositivos supercondutores sensíveis a campos magnéticos).
Michel H. Devoret
Cientista francês, leciona nas universidades de Yale. Sua linha de pesquisa envolve “quantrônica”, fenômenos eletrônicos coletivos em que grandezas macroscópicas se comportam como objetos quânticos.
John M. Martinis
Cientista americano que colaborou com Clarke e Devoret nos experimentos iniciais. Posteriormente, foi recrutado por empresas de tecnologia para implementação prática de qubits.
O que é física quântica
A física quântica é o ramo da ciência que estuda o comportamento das partículas em escalas muito pequenas, como átomos e elétrons. Ao contrário da física clássica, que explica o movimento de objetos grandes, a quântica lida com fenômenos que desafiam a lógica comum, como partículas que estão em vários lugares ao mesmo tempo ou que saltam barreiras sem tocá-las.
Essa área da física mostrou que energia, luz e matéria podem se comportar tanto como partículas quanto como ondas, dependendo da forma como são observadas. Além disso, revelou que certos eventos não seguem regras deterministas, mas sim probabilísticas. Ou seja, não há como prever exatamente o que vai acontecer, apenas estimar chances.
Para saber mais sobre física quântica:
