O Nobel da Física 2025 em perspetiva
"Três investigadores do LIP refletem sobre o Prémio Nobel da Física 2025, dedicado ao efeito de túnel quântico e às suas implicações na ciência e tecnologia. "
O Prémio Nobel da Física de 2025 foi atribuído a John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis pelas suas experiências pioneiras que mostraram como as leis da mecânica quântica, habitualmente restritas ao mundo das partículas, podem manifestar-se em sistemas de escala macroscópica.
Usando circuitos elétricos supercondutores, os laureados demonstraram que um sistema pode “atravessar paredes” por efeito de túnel quântico, passando de um estado para outro, e que absorve e emite energia em quantidades discretas, exatamente como prevê a teoria quântica.
As suas descobertas abriram caminho para a computação quântica e desafiaram os limites entre o que é clássico e o que é quântico — uma fronteira que a física contemporânea procura compreender em múltiplas escalas.
Para compreender melhor o alcance e o impacto deste prémio, pedimos a três investigadores do LIP que partilhassem as suas perspetivas sobre o impacto e o significado deste prémio.
“John Clarke, Michel Devoret e John Martinis estabeleceram as bases para a computação quântica ao demonstrarem que os efeitos da mecânica quântica podem ser observados e controlados em sistemas elétricos à escala macroscópica.
Este trabalho pioneiro permitiu a posterior criação de dispositivos capazes de manipular as unidades fundamentais da informação, conhecidas como qubits, que são os elementos essenciais dos computadores quânticos.”
“Na física de partículas estamos no domínio do muito pequeno, onde a mecânica quântica reina.
No contexto do potencial de Higgs — associado ao mecanismo que originou o Nobel da Física de 2013 — o efeito de túnel quântico implica que o vácuo em que se encontra o nosso Universo pode, em princípio, não ser o estado de energia mínima absoluta.
Por efeito de túnel, é possível que o Universo faça uma transição de fase para um estado de energia inferior, fenómeno que teria consequências profundas para toda a estrutura física do cosmos.
Tal como a água a ferver forma bolhas e muda de estado, essa transição poderia reorganizar radicalmente as massas e características das partículas fundamentais, tornando o Universo radicalmente diferente do que conhecemos.
Este tipo de efeitos desempenha um papel fundamental na nossa compreensão da física de partículas: quer na descrição dos instantes iniciais do Universo, quer na previsão de novos fenómenos e partículas que podem surgir a muito alta energia, e potencialmente ser detetadas nas experiências de física de partículas.”
“Esta mesma propriedade, o efeito túnel, é essencial para compreender as reações nucleares que ocorrem no interior das estrelas, onde núcleos atómicos conseguem ultrapassar barreiras de potencial que, segundo a física clássica, seriam intransponíveis.
É graças a este processo que elementos mais pesados são sintetizados a partir dos mais leves, alimentando a evolução química do Universo.
Assim, a distinção atribuída este ano não só impulsiona tecnologias como a computação quântica, mas também reforça o papel da física quântica como alicerce fundamental para explicar a origem dos elementos e a dinâmica das estrelas.”
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O efeito túnel quântico atravessa escalas e contextos, do interior das estrelas às experiências de laboratório, ilustrando como a investigação fundamental ajuda a compreender e transformar o mundo que habitamos.