Premio Nobel de Física 2025: el avance cuántico explicado fácil y por qué importa

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El Premio Nobel de Física 2025 fue otorgado a los científicos John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis por el descubrimiento del efecto túnel cuántico macroscópico y la cuantización de la energía en un circuito eléctrico.

¿Por qué les fue otorgado el Premio Nobel de Física 2025?

Clark, Devoret y Martinis hicieron experimentos donde mostraron que efectos extraños de la física cuántica (como tunelamiento y niveles de energía cuantizados) pueden verse en un sistema “grande” que se puede sostener en la mano, no sólo en partículas individuales.

Para ser más precisos, construyeron un pequeño circuito eléctrico hecho con materiales superconductores (que no tienen resistencia eléctrica) y una unión Josephson (dos superconductores separados por una capa muy delgada que aísla).

En condiciones controladas el circuito estaba “atrapado” en un estado sin voltaje y, sin embargo, a veces saltaba, como si de pronto apareciera un voltaje, sin que nadie “tocara” el circuito. Ese salto es el equivalente eléctrico del tunelamiento cuántico, pero ocurriendo con muchísimos electrones actuando juntos en sincronía.

Para estudiar esto, alimentaron el circuito con una corriente pequeña, midieron cuánto tiempo permanecía en el estado sin voltaje y cómo cambiaba ese tiempo cuando le daban energía con microondas.

Conceptos clave explicados con analogías

Superconductividad y pares de Cooper: imaginar que en un metal normal, los electrones se mueven por su cuenta y chocan, como personas en una calle concurrida. En un superconductor, muchos electrones se emparejan y “bailan” sincronizados (pares de Cooper), por eso la corriente fluye sin fricción. Ese grupo se comporta como si fuera una sola cosa grande.

Unión Josephson (la “puerta” del experimento): es como unir dos pistas por las que corren esos grupos sincronizados, pero separadas por una barrera muy delgada. Las propiedades de la “onda” que describe a todos los pares a un lado y al otro generan fenómenos cuánticos interesantes.
Tunelamiento cuántico (ejemplo: la pelota y la pared): si lanzas una pelota contra una pared, la pelota siempre rebota. En el mundo cuántico, a veces una partícula “aparece” al otro lado de la barrera sin cruzarla clásicamente.
Eso es el tunelamiento. Lo sorprendente del experimento de estos científicos es que ese efecto, normalmente observado en partículas individuales, se vio en un sistema macroscópico formado por miles de millones de pares de Cooper que actúan juntos.
Energía cuantizada (la escalera de energía): en muchos sistemas cuánticos la energía sólo puede tomar valores discretos, como peldaños de una escalera. En el experimento, al inyectar microondas de ciertas frecuencias, el circuito absorbía “paquetes” de energía y saltaba a un peldaño superior; eso cambió la probabilidad de que ocurriera el tunelamiento, tal como predice la teoría.

Analogía final

Para entenderlo mejor, hay que pensar en un coro enorme (los pares de Cooper), que cantan exactamente al mismo tiempo. Aunque cada voz es pequeña, la suma produce un sonido único y coherente.

Ese coro, al enfrentarse a una “pared” (barrera), a veces aparece mágicamente al otro lado por efectos cuánticos (tunelamiento) y sólo canta en tonos (niveles de energía) permitidos, no en todos los tonos posibles. John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis hicieron esto visible, medible y manipulable en un chip del tamaño de una moneda.

¿Por qué es importante?

Cierra la brecha entre lo muy pequeño y lo “visible”, ya que muestra que propiedades puramente cuánticas no están limitadas a partículas aisladas sino que pueden manifestarse en sistemas suficientemente controlados y grandes.

Además, estos resultados ayudaron a desarrollar dispositivos que funcionan como “átomos artificiales” y son un pilar en la investigación de computación cuántica con circuitos superconductores.