Trio Ilmuwan Mekanika Kuantum dari Inggris, Prancis dan AS, Raih Nobel Fisika 2025

STOCKHOLM - Akademi Ilmu Pengetahuan Kerajaan Swedia pada Selasa (7/10) telah memutuskan untuk menganugerahkan Hadiah Nobel Fisika 2025 kepada John Clarke (Inggris), Michel H Devoret (Prancis), dan John M Martinis (AS) atas penemuan penerowongan mekanika kuantum makroskopik dan kuantisasi energi dalam rangkaian listrik.

Para peraih penghargaan ini menggunakan serangkaian eksperimen untuk menunjukkan bahwa sifat-sifat ganjil dunia kuantum dapat diwujudkan dalam sistem yang cukup besar untuk digenggam.

Sistem listrik superkonduktor mereka dapat melakukan penerowongan dari satu keadaan ke keadaan lain, seolah-olah menembus dinding.

Mereka juga menunjukkan bahwa sistem tersebut menyerap dan memancarkan energi dalam dosis-dosis dengan ukuran tertentu, persis seperti yang diprediksi oleh mekanika kuantum.

Pertanyaan utama dalam fisika adalah ukuran maksimum suatu sistem yang dapat menunjukkan efek mekanika kuantum.

Para peraih Nobel tahun ini melakukan eksperimen dengan rangkaian listrik. Di sana, mereka mendemonstrasikan penerowongan mekanika kuantum dan tingkat energi terkuantisasi dalam sistem yang cukup besar untuk digenggam.

Mekanika kuantum memungkinkan sebuah partikel bergerak lurus melewati penghalang, menggunakan proses yang disebut penerowongan. Begitu sejumlah besar partikel terlibat, efek mekanika kuantum biasanya menjadi tidak signifikan.

Eksperimen para peraih Nobel menunjukkan bahwa sifat mekanika kuantum dapat dikonkretkan dalam skala makroskopis.

Pada tahun 1984 dan 1985, John Clarke, Michel H Devoret, dan John M Martinis melakukan serangkaian eksperimen dengan rangkaian elektronik yang terbuat dari superkonduktor, komponen yang dapat menghantarkan arus tanpa hambatan listrik.

Dalam rangkaian tersebut, komponen superkonduktor dipisahkan oleh lapisan tipis material non-konduktif, suatu pengaturan yang dikenal sebagai sambungan Josephson.

Dengan menyempurnakan dan mengukur berbagai sifat rangkaian mereka, mereka mampu mengendalikan dan mengeksplorasi fenomena yang muncul ketika arus mengalir melaluinya.

Bersama-sama, partikel bermuatan yang bergerak melalui superkonduktor membentuk sistem yang berperilaku seolah-olah mereka adalah satu partikel tunggal yang mengisi seluruh rangkaian.

Sistem seperti partikel makroskopis ini awalnya berada dalam keadaan di mana arus mengalir tanpa tegangan. Sistem terperangkap dalam keadaan ini, seolah-olah berada di balik penghalang yang tidak dapat dilewatinya.

Dalam eksperimen tersebut, sistem menunjukkan karakter kuantumnya dengan berhasil keluar dari keadaan tegangan nol melalui penerowongan. Perubahan keadaan sistem dideteksi melalui munculnya tegangan.

Para pemenang juga dapat menunjukkan bahwa sistem berperilaku sesuai dengan cara yang diprediksi oleh mekanika kuantum – sistem ini terkuantisasi, artinya sistem ini hanya menyerap atau memancarkan sejumlah energi tertentu.

"Sungguh luar biasa dapat merayakan bagaimana mekanika kuantum yang telah berusia seabad terus menawarkan kejutan-kejutan baru. Hal ini juga sangat bermanfaat, karena mekanika kuantum merupakan fondasi dari semua teknologi digital," ujar Olle Eriksson, Ketua Komite Nobel Fisika.

Transistor dalam mikrochip komputer adalah salah satu contoh teknologi kuantum yang mapan di sekitar kita.

Hadiah Nobel Fisika tahun ini telah memberikan peluang untuk mengembangkan teknologi kuantum generasi berikutnya, termasuk kriptografi kuantum, komputer kuantum, dan sensor kuantum. ils/I-1