Tuzo ya Nobel ya Fizikia ya mwaka huu imetolewa kwa wanasayansi watatu waliofanikiwa kuthibitisha kwamba kanuni za Quantum zinaweza kutumika katika mizunguko mikubwa kama ile ya umeme (electronic circuits). Mafanikio yao yametambuliwa kama kuweka msingi wa teknolojia ya quantum, kama vile kompyuta za kiasi zinazotumia mizunguko ya Superconductor. Tuzo hii inakuja huku Umoja wa Mataifa ukisherehekea miaka 100 tangu kuzaliwa kwa Quantum Mechanics.
Kamati ya Nobel ya Chuo cha Sayansi cha Kifalme cha Uswidi ilitangaza mnamo Oktoba 7 kwamba washindi wa Tuzo ya Nobel ya Fizikia 2025 ni: Profesa John Clarke (miaka 83, mzaliwa wa Uingereza) wa Chuo Kikuu cha California, Berkeley; Profesa Michel Devoret (miaka 72, mzaliwa wa Ufaransa) wa Chuo Kikuu cha Yale; na Profesa John Martinis (miaka 67) wa Chuo Kikuu cha California, Santa Barbara.
Kuthibitisha Tunneling ya Quantum Katika Mizunguko Mikubwa
Quantum Tunneling ni hali ambapo chembe inaweza kupita katika kizuizi cha nishati ambacho, kwa mujibu wa fizikia ya kawaida (classical physics), isingeweza kupita. Hapo awali, hali hii ilionekana tu katika ulimwengu mdogo wa atomu, lakini haikuwa wazi kama inaweza kutokea katika ulimwengu mkubwa tunaouona.
Washindi walitumia mizunguko ya superconductor (mizunguko isiyo na upinzani wa umeme katika joto la chini sana) kufanya majaribio yao mnamo 1984 na 1985. Waliunda muundo unaoitwa 'Josephson Junction', ambao unafanywa kwa kuweka safu nyembamba ya insulator kati ya vifaa viwili vya superconductor. Walipopitisha umeme, walishuhudia Cooper Pairs (jozi za elektroni katika superconductor) zikipita safu ya insulator kwa pamoja, hali inayoitwa Quantum Tunneling.
Profesa Jung Yeon-uk wa Chuo Kikuu cha Sungkyunkwan alieleza, "Matokeo yalionyesha kuwa umeme ulipita kwa vipande visivyoendelea (discretely), ikimaanisha kwamba mfumo mzima ulikuwa Quantumized." Hii ilithibitisha kuwa kanuni za Quantum zinafanya kazi katika mifumo mikubwa, kama mizunguko inayotumika katika chipu za semiconductor.
Wakati wa utafiti huo, Profesa Clarke alikuwa mwalimu wa Martinis (ambaye alipokea tuzo ya Nobel kwa thesis yake ya udaktari), na Devoret alikuwa mtafiti wa Post-Doc kutoka Ufaransa.
Msingi wa Kompyuta za Kiasi (Quantum Computing)
Ugunduzi wa mifumo ya Quantumized huweka msingi wa kutumia hali za quantum kama vile superposition na entanglement katika teknolojia halisi kama kompyuta za kiasi. Mizunguko ya superconductor, inayojumuisha Josephson Junctions, ni mojawapo ya njia kuu za uendeshaji wa kompyuta za kiasi.
Kompyuta za kiasi zina uwezo wa kutatua matatizo ambayo ni magumu sana kwa kompyuta za kawaida. Hii inajumuisha utafutaji wa dawa na vifaa vipya, kutatua matatizo ya uboreshaji (optimization), na kuvunja mifumo ya siri (cryptography).
Utafiti wa washindi ulitoa msingi wa kwanza wa uwezekano wa kujenga kompyuta za kiasi. Miaka 15 baadaye (1999), dhana ya qubit ilianzishwa, na tangu miaka ya 2000, kampuni kubwa kama Google na IBM zimekuwa zikiwekeza kwa kiasi kikubwa katika biashara ya kompyuta za kiasi. Profesa Martinis alikuwa mkuu wa kompyuta za kiasi wa Google na sasa ameanzisha kampuni yake ya Qolab.
Kamati ya Nobel ilieleza, "Quantum Mechanics, ambayo ina miaka 100, inatoa mshangao mpya kila mara. Ni msingi wa teknolojia zote za kidijitali na ni muhimu sana."
Profesa Jung alifananisha ugunduzi huu na ule wa transistor, akisema, "Ni kama tuzo ilitolewa kwa mvumbuzi wa transistor. Haukujulikana kama itatumika kwenye CPU au GPU, lakini ilikuwa muhimu kwa kumaliza zama za kompyuta za 'vacuum tube'."
Kutokana na hili, kuna utabiri kwamba watafiti wa kompyuta za kiasi wanaweza kushinda tuzo za Nobel katika miaka ijayo. Profesa Jung alisema, "Wale ambao watabuni kompyuta za kiasi muhimu na kuitumia kwa manufaa ya ulimwengu wanaweza kushinda Nobel, na inawezekana kutokea ndani ya miaka mitano."
Washindi wa mwaka huu watagawana tuzo ya fedha ya kronor milioni 11 (takriban TZS bilioni 6.3), na sherehe za utoaji wa tuzo zitafanyika mwezi Desemba mjini Stockholm, Uswidi.