O Nobel de Física de 2025 foi concedido aos físicos John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis, da Universidade da Califórnia, nesta terça-feira (07). O prêmio reconhece experimentos pioneiros que mostraram como efeitos da mecânica quântica, até então restritos ao mundo microscópico, também podem se manifestar em sistemas grandes o suficiente para caber na mão.
Os três pesquisadores dividirão 11 milhões de coroas suecas (cerca de R$ 6,2 milhões) pela descoberta de que um circuito elétrico supercondutor pode exibir dois fenômenos típicos do universo quântico: o tunelamento macroscópico, no qual o sistema atravessa uma barreira aparentemente intransponível, e a quantização de energia, que só absorve ou emite energia em pacotes específicos.
Nobel de 2025: A física quântica em escala de laboratório
Nos anos 1980, Clarke, Devoret e Martinis conseguiram levar os fenômenos quânticos para fora do domínio invisível das partículas isoladas.
Com um circuito supercondutor do tamanho de um chip, eles mostraram que efeitos antes restritos ao microscópico – como atravessar barreiras por tunelamento ou absorver energia em pacotes discretos – também podem se manifestar em sistemas macroscópicos.
Foi a primeira prova de que a mecânica quântica podia ser observada em objetos grandes o suficiente para serem manipulados em laboratório.
O que é o tunelamento quântico macroscópico
O tunelamento quântico é um dos fenômenos mais estranhos da física: partículas podem atravessar barreiras que, em princípio, não teriam energia para vencer. No mundo cotidiano isso seria impossível. Uma bola arremessada contra a parede sempre ricocheteia de volta, por exemplo.
No experimento premiado, porém, bilhões de elétrons agrupados em pares especiais, chamados Cooper pairs, se comportaram como uma única “superpartícula” num circuito supercondutor.
Esse sistema, preso num estado estável sem tensão elétrica, conseguiu “escapar” da barreira invisível e gerar voltagem do outro lado, num processo que só pode ser explicado pela mecânica quântica.
Pela primeira vez, cientistas observaram o tunelamento não em partículas isoladas, mas num objeto coletivo e grande o suficiente para ser manipulado à mão.
A descoberta da quantização de energia
Além do tunelamento, os experimentos revelaram que o circuito só podia absorver ou liberar energia em valores específicos, chamados quanta.
Para demonstrar isso, os pesquisadores irradiaram o chip com micro-ondas de diferentes frequências e observaram que apenas algumas delas eram captadas, fazendo o sistema “pular” para níveis de energia mais altos.
Isso comprovou que o circuito funcionava de forma semelhante a um átomo. Isto é, obedecia às mesmas regras discretas que governam os elétrons em órbitas atômicas.
A descoberta mostrou que até um objeto macroscópico, com bilhões de partículas atuando em conjunto, podia exibir os degraus de energia característicos da física quântica. Assim, reforçou que as leis do mundo microscópico também valem em escalas visíveis.
Um ‘átomo artificial’ nas mãos dos cientistas
O circuito criado pelo trio passou a ser descrito como um “átomo artificial”. Era um sistema construído em laboratório, com fios e conexões, mas que obedece às mesmas leis fundamentais da mecânica quântica que regem os átomos naturais.
Essa analogia ajudou a explicar como bilhões de partículas, organizadas em pares de elétrons supercondutores, podiam se comportar como uma única entidade quântica.
A façanha também aproximou a física real do famoso paradoxo do gato de Schrödinger: um objeto macroscópico exibindo propriedades normalmente restritas ao mundo subatômico.
Com esse chip, Clarke, Devoret e Martinis mostraram que não era apenas teoria — era possível manipular, medir e controlar estados quânticos em escalas acessíveis. Isso inaugurou uma fronteira para a pesquisa experimental.
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Impacto para a ciência e para a tecnologia
Os resultados obtidos em Berkeley tiveram impacto profundo tanto no campo teórico quanto nas aplicações práticas.
Do ponto de vista científico, comprovaram que as propriedades quânticas não se diluem necessariamente em sistemas grandes, algo que desafia a intuição e reforça a robustez da teoria.
No aspecto tecnológico, abriram caminho para diversas inovações. Os circuitos supercondutores usados nos experimentos se tornaram a base para o desenvolvimento dos qubits, as unidades de informação dos computadores quânticos, por exemplo. O próprio John Martinis aplicaria esse princípio mais tarde em projetos que marcaram a corrida global pela computação quântica.
Além disso, a descoberta fortaleceu áreas como a criptografia quântica, capaz de criar sistemas de comunicação quase invioláveis, e os sensores ultrassensíveis, úteis para medir campos magnéticos e fenômenos físicos com precisão inédita.
Em outras palavras, a pesquisa premiada não só respondeu a uma questão fundamental da física, mas também lançou as sementes da próxima geração de tecnologias quânticas.
(Essa matéria usou informações do site oficial do Prêmio Nobel – aqui, aqui e aqui.)
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