Нобелівська премія і внесок українських учених у розуміння квантових явищ, зокрема поведінки макроскопічних квантових систем
Нобелівська премія з фізики 2025 року
DOI:
https://doi.org/10.15407/visn2025.12.020Ключові слова:
Нобелівська премія з фізики 2025 року, Джон Кларк, Джон Мартініс, Мішель Деворе, макроскопічне квантове тунелювання, квантові технології.Анотація
Нобелівську премію з фізики у 2025 р. присуджено трьом дослідникам: британцю Джону Кларку (John Clarke), американцю Джону Мартінісу (John Martinis) та французу Мішелю Деворе (Michel Devoret) за «відкриття макроскопічного квантового тунелювання та квантування енергії в електричному колі». Як зазначено у пресрелізі Нобелівського комітету, «цьогорічні лауреати провели експерименти з електричним колом, у яких продемонстрували квантово-механічне тунелювання і квантовані енергетичні рівні в системі, достатньо великій, щоб її можна було тримати в руці». Їхні досягнення «відкривають можливості для розроблення наступного покоління квантових технологій, зокрема квантової криптографії, квантових комп'ютерів та квантових сенсорів». У статті в історичному контексті показано роль більш ранніх робіт різних учених, зокрема й співробітників Фізико-технічного інституту низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, які отримали піонерські результати в цій галузі.
Як цитувати:
Турутанов О.Г. Нобелівська премія і внесок українських учених у розуміння квантових явищ, зокрема поведінки макроскопічних квантових систем (Нобелівська премія з фізики 2025 року). Вісник НАН України. 2025. № 12. С. 20—30. https://doi.org/10.15407/visn2025.12.020
Посилання
Leggett A.J. Prospects in ultralow temperature physics. J. Phys. Colloques. 1978. 39(C6): 1264—1269. https://doi.org/10.1051/jphyscol:19786555
Ivanchenko Yu.M., Zil’berman L.A. The Josephson effect in small tunnel contacts. Zh. Eksp. Teor. Fiz. 1968. 55(6): 2395 [Sov. Phys. JETP. 1969. 28(6): 1272].
Fröhliсh H. Theory of the superconducting state. I. The ground state at the absolute zero of temperature. Phys. Rev. 1950. 79: 845. https://doi.org/10.1103/PhysRev.79.845
Cooper L.N. Bound electron pairs in a degenerate Fermi gas. Phys. Rev. 1956. 104: 1189. https://doi.org/10.1103/PhysRev.104.1189
Bardeen J., Cooper L.N., Schrieffer J.R. Theory of Superconductivity. Phys. Rev. 1957. 108: 1175. https://doi.org/10.1103/PhysRev.108.1175
Josephson B.D. Possible new effects in superconductive tunnelling. Phys. Lett. 1962. 1(7): 25. https://doi.org/10.1016/0031-9163(62)91369-0
Anderson P.W., Rowell J.M. Probable observation of the Josephson superconducting tunneling effect. Phys. Rev. Lett. 1963. 10: 230. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.10.230
Shapiro S. Josephson currents in superconducting tunneling: the effect of microwaves and other observations. Phys. Rev. Lett. 1963. 11: 80. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.11.80
Yanson I.K., Svistunov V.M., Dmitrenko I.M. Experimental observation of the tunnel effect for Cooper pairs with the emission of photons. Sov. Phys. JETP. 1965. 21: 650.
Langenberg D.N., Scalapino D.J., Taylor B.N., Eck R.E. Investigation of microwave radiation emitted by Josephson junctions. Phys. Rev. Lett. 1965. 15: 294 [Erratum. Phys. Rev. Lett. 1965. 15: 842]. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.15.294
Naidyuk Yu.G., Yanson I.K. Point-Contact Spectroscopy. Springer Series in Solid-State Sciences. Vol. 145. New York: Springer, 2005. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-6205-1
Kulik I.O., Omel'yanchuk A.N. Properties of superconducting microbridges in the pure limit. Sov. J. Low Temp. Phys. 1977. 3(7): 459. https://doi.org/10.1063/10.0029534
Kulik I.O., Omel’yanchuk A.N. Josephson effect in superconductive bridges: microscopic theory. Sov. J. Low Temp. Phys. 1978. 4(3): 142. https://doi.org/10.1063/10.0029644
Kulik I.O., Yanson I.K. Josephson Effect in Superconducting Tunneling Structures. John Wiley & Sons, 1972.
Jaklevic R.C., Lambe J., Silver A.H., Mercereau J.E. Quantum interference effects in Josephson tunneling. Phys. Rev. Lett. 1964. 12: 159. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.12.159
Silver A.H., Zimmerman J.E. Quantum states and transitions in weakly connected superconducting rings. Phys. Rev. 1967. 157: 317. https://doi.org/10.1103/PhysRev.157.317
Caldeira A.O., Leggett A.J. Influence of dissipation on quantum tunneling in macroscopic systems. Phys. Rev. Lett. 1981. 46: 211. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.46.211
Caldeira A.O., Leggett A.J. Influence of damping on quantum interference: an exactly soluble model. Phys. Rev. A. 1985. 31: 1059. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.31.1059
Dmitrenko I.M., Tsoi G.M., Shnyrkov V.I. Macroscopic quantum tunneling in a system with dissipation. Sov. J. Low Temp. Phys. 1982. 8(6): 330. https://doi.org/10.1063/10.0030726
Dmitrenko I.M., Khlus V.A., Tsoi G.M., Shnyrkov V.I. Study of quantum decays of metastable current states in rf SQUIDs. Sov. J. Low Temp. Phys. 1985. 11(2): 77. https://doi.org/10.1063/10.0031246
Martinis J.M., Devoret M.H., Clarke J. Experimental tests for the quantum behavior of a macroscopic degree of freedom: the phase difference across a Josephson junction. Phys. Rev. B. 1987. 35: 4682. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.35.4682
Voss R.F., Webb R.A. Macroscopic quantum tunneling in 1-μm Nb Josephson junctions. Phys. Rev. Lett. 1981. 47: 265. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.47.265
Jackel L.D., Gordon J.P., Hu E.L., Howard R.E., Fetter L.A., Tennant D.M., Epworth R.W., Kurkijarvi J. Decay of the zero-voltage state in small-area, high-current-density Josephson junctions. Phys. Rev. Lett. 1981. 47: 697. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.47.697
Prance R.J., Long A.P., Clarke T.D., Widom A., Mutton J.E., Sacco J., Potts M.W., Megaloudis G., Goodall F. Macroscopic quantum electrodynamic effects in a superconducting ring containing a Josephson weak link. Nature. 1981. 289: 543. https://doi.org/10.1038/289543a0
den Boer W., de Bruyn Ouboter R. Flux transition mechanisms in superconducting loops closed with a low capacitance point contact. Physica B+C. 1980. 98(3): 185. https://doi.org/10.1016/0378-4363(80)90075-3
Martinis J.M., Devoret M.H., Clarke J. Energy-level quantization in the zero-voltage state of a current-biased Josephson junction. Phys. Rev. Lett. 1985. 55: 1543. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.55.1543
Dmitrenko I.M., Tsoi G.M., Shnyrkov V.I. Quantum decay of metastable current states of a superconducting interferometer. In: Quantum metrology and fundamental physical constants: Proc. 2nd All-USSR meeting, NPO VNIIM, Leningrad, 1985. P. 81. http://www.ilt.kharkov.ua/bvi/structure/d16/pdf/1985/Quantum_decay-Leningrad-1985.pdf
Shnyrkov V.I., Tsoi G.M., Konotop D.A., Dmitrenko I.M. Anomalous behaviour of RF-SQUIDs with S-c-S contacts of small area. In: Single-Electron Tunneling and Mesoscopic Devices. Proc. of the 4th Int. Conf. SQUID’91 (Sessions on SET and Mesoscopic Devices), Fed. Rep. of Germany, Berlin (June 18—21, 1991). P. 211—217. https://doi.org/10.1007/978-3-642-77274-0_24
Nakamura Y., Pashkin Yu.A., Tsai J.S. Coherent control of macroscopic quantum states in a single-Cooper-pair box. Nature. 1999. 398: 786. https://doi.org/10.1038/19718
Orlando T.P., Mooij J.E., Tian L., van der Wal C.H., Levitov L.S., Lloyd S., Mazo J.J. Superconducting persistent-current qubit. Phys. Rev. B. 1999. 60: 15398. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.60.15398
