Upptäckter som möjliggjorde kvantdatorer belönas med Nobelpriset i fysik

Tre pionjärer hedras för att ha påvisat kvanteffekter på ett chip

Den 7 oktober 2025 tilldelade Kungl. Vetenskapsakademien Nobelpriset i fysik till John Clarke, Michel H. Devoret och John M. Martinis för experiment som tog kvantmekaniken ut ur den atomära världen och in i makroskopiska elektriska kretsar – ett genombrott som utgör grunden för dagens supraledande kvantbitar och stora delar av den moderna kvantdatorindustrin. (nobelprize.org)

Varför detta pris är viktigt

Kvantmekaniken styr som bekant atomer, elektroner och fotoner. Under årtionden var det en öppen fråga hur stort ett system kunde vara och fortfarande uppvisa ett genuint kvantbeteende, såsom tunnling mellan klassiskt förbjudna tillstånd eller innehav av diskreta, kvantiserade energinivåer. Nobelkommittén uppmärksammade en serie experiment från 1980-talet som demonstrerade dessa effekter i en elektrisk krets som var tillräckligt stor för att hållas i handen – ett avgörande steg mot att göra kvantfenomen användbara i konstruerade enheter. (nobelprize.org)

Vad pristagarna faktiskt gjorde

Trion utförde mätningar på kretsar byggda kring en Josephson-övergång, ett tunt isolerande skikt placerat mellan två supraledare. När dessa enheter kyls ner till millikelvingrader uppvisar de kollektiva frihetsgrader – i huvudsak kretsvariabler – som beter sig som kvantpartiklar. Experimenten visade att kretsen kunde tunnla från ett nollspänningstillstånd till ett tillstånd med ändlig spänning, och att samma enheter absorberade mikrovågor endast vid diskreta energier, vilket avslöjade kvantiserade nivåer. Dessa observationer fastställde att makroskopiska elektriska kretsar kan lyda under samma kvantregler som man tidigare trodde var begränsade till atomer. (sciencenews.org)

Från labbknyfikenhet till kvantbitar

Det är språnget från demonstration till tillämpning som gör arbetet så betydelsefullt. Samma fysik som utnyttjades i experimenten med Josephson-övergångar utgör fundamentet för supraledande kvantbitar, de små kretsbaserade kvantbitar som används av många forskargrupper och företag. Supraledande kvantbitar kodar kvantinformation i en krets kollektiva elektriska variabler; de bygger på förmågan att skapa och kontrollera diskreta energinivåer och att bevara koherenta superpositioner tillräckligt länge för att utföra beräkningar. Kort sagt omvandlade pristagarna en konceptuell möjlighet till praktiska hårdvaruprinciper. (nobelprize.org)

Vägen genom årtiondena

Efter de initiala observationerna utvecklades fältet genom stadiga förbättringar: bättre material, förfinad tillverkning och geniala kretsmönster som ökade koherenstiderna och möjliggjorde tvåkvantbitsgrindar. John Martinis förblev en central figur i den praktiska utvecklingen av supraledande kvantprocessorer och ledde senare en uppmärksammad satsning för att demonstrera ”kvantövertag” – den punkt där en kvantenhet utför en uppgift som ligger utom räckhåll för klassiska superdatorer. Michel Devoret fortsatte att flytta gränsen mellan fundamentala experiment och teknisk kvanthårdvara och bidrog till tekniker för att kontrollera och mäta supraledande kretsar. John Clarkes tidiga precisionsexperiment och detektorutveckling påverkade också fältets bana. Tillsammans spänner deras bidrag från grundläggande fysik till teknologier som nu är under kommersiell utveckling. (sciencenews.org)

Var kvantdatorer står idag

Supraledande kvantbitar är en av flera ledande hårdvarumetoder. De har demonstrerat alltmer komplexa algoritmer, sammanflätning över dussintals kvantbitar och riktade demonstrationer av beräkningsuppgifter som är svåra för klassiska maskiner. Men betydande hinder kvarstår: dagens enheter är brusiga, antalet kvantbitar behöver öka med flera storleksordningar, och felkorrigering kommer att krävas för att köra många nyttiga applikationer tillförlitligt. De Nobelprisbelönade upptäckterna etablerade hårdvaruparadigmet, men att skala upp den hårdvaran till feltoleranta kvantdatorer för allmänna ändamål är en teknisk och vetenskaplig utmaning som fortfarande pågår. (theguardian.com)

Bredare inverkan: sensorer, kryptografi och mer därtill

Utöver beräkningar har teknikerna som föddes ur dessa experiment möjliggjort ultrakänsliga detektorer och sensorer – till exempel supraledande enheter som känner av extremt svaga magnetfält, med tillämpningar inom allt från grundläggande fysik till medicinsk bildbehandling. Framväxten av kvantprocessorer har också lett till ökad uppmärksamhet kring cybersäkerhet: kraftfulla kvantmaskiner skulle en dag kunna hota konventionell kryptering med öppna nycklar, vilket påskyndar det globala arbetet med kvantsäker kryptografi. Nobelmotiveringen noterade uttryckligen att pristagarnas upptäckter öppnade möjligheter för kvantkryptografi, sensorer och datorer. (nobelprize.org)

Vad utmärkelsen signalerar om fältet

Ett Nobelpris erkänner inte bara en upptäckt utan också dess långsiktiga betydelse. Att tilldela priset för makroskopisk kvanttunnling bekräftar att övergången från grundläggande nyfikenhet till en teknisk plattform – som nu bär frukt i laboratorier och nystartade företag världen över – är en av de definierande vetenskapliga utvecklingarna under det sena 1900-talet och tidiga 2000-talet. Beslutet belyser också hur framsteg inom experimentell kontroll och kryogenteknik har format om vad som är möjligt inom kvantvetenskapen. (nobelprize.org)

Kvarstående frågor och vägen framåt

Även med Nobelprisets erkännande är fältet långt ifrån moget. Viktiga forskningsområden inkluderar att förbättra koherenstider, utforma skalbara och effektiva felkorrigeringssystem, förfina material och tillverkning för att minska förluster och brus, samt att hitta ”killer-applikationer” där kvantprocessorer överträffar klassiska alternativ på ekonomiskt meningsfulla sätt. Framstegen accelererar, men att översätta fysiken i en Josephson-övergång till utbredd, feltolerant kvantdatabehandling kommer att kräva uthålliga insatser från både akademi, industri och nationella laboratorier.

Slutord

2025 års Nobelpris i fysik hyllar en serie experiment som förändrade inramningen av kvantmekaniken från en abstrakt teori om den mikroskopiska världen till en teknisk plattform som kan konstrueras, skalas och produktifieras. Detta skifte – att visa kvanttunnling och kvantiserad energi i kretsar man kan hålla i – är en av hörnstenarna i det samtida kvantekosystemet. Medan forskare tar sig an nästa uppsättning tekniska problem kommer pristagarnas arbete att förbli ett grundläggande kapitel i historien om hur kvantfysiken rörde sig från tankeexperiment till konkret enhet.