Octubre, 2025
La Academia Sueca de ciencias ha galardonado a los investigadores John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis por demostrar que dos propiedades de la mecánica cuántica, las leyes físicas que rigen el reino subatómico, podían observarse en un sistema lo suficientemente grande como para verlo a simple vista. Como señala el doctor Ramón Aguado en un artículo que aquí reproducimos: “El trabajo de Clarke, Devoret y Martinis muestra que la ciencia guiada por la curiosidad es, con frecuencia, la que acaba marcando la dirección de las futuras revoluciones tecnológicas”.
La Academia Sueca de ciencias ha concedido el Premio Nobel de Física 2025 a John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis “por el descubrimiento del efecto túnel cuántico macroscópico y la cuantización de la energía en un circuito eléctrico”.
En términos más simples: el efecto túnel cuántico es aquel por el cual una partícula puede atravesar una barrera y aparecer al otro lado.
El trabajo de los investigadores responde a una de las preguntas más profundas de la física moderna: ¿hasta qué punto puede un sistema grande —compuesto por miles de millones de partículas— comportarse según las leyes del mundo cuántico?
Los galardonados con el Nobel este año realizaron experimentos con un circuito eléctrico en el que demostraron tanto el efecto túnel cuántico como los niveles de energía cuantificados en un sistema lo suficientemente grande como para sostenerlo en la mano.
Es decir, elogió el comité, “demostraron que las propiedades de la mecánica cuántica pueden concretarse a escala macroscópica”.
El trabajo de los tres investigadores abrió el camino a aplicaciones reales de la mecánica cuántica, que rige cómo funciona el mundo a las escalas y distancias más pequeñas, subatómicas, explicó a CNN Jonathan Bagger, físico de partículas y director general de la Sociedad Estadounidense de Física.
“Cuando se descubrió la mecánica cuántica, se pensaba que sólo era aplicable a situaciones muy esotéricas”, añadió Bagger. “Lo que estos científicos demostraron es cómo, en realidad, se puede llevar la mecánica cuántica al mundo observable, al mundo más amplio, al mundo a escala humana”.
Un reconocimiento en el año cuántico
Es importante señalar que el Nobel de Física a las innovaciones en el campo de la mecánica cuántica llega justamente en este 2025, que ha sido declarado por la Unesco como el Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas.
Como apuntó el jurado de la Academia Sueca: el trabajo de los tres investigadores inició una nueva revolución en esta área.
Más específico fue Olle Eriksson, presidente del Comité Nobel: “Hoy en día no existe ninguna tecnología avanzada que no dependa de la mecánica cuántica”, dijo durante el anuncio del premio. Los descubrimientos de los galardonados, añadió, allanaron el camino para tecnologías como el celular, las cámaras y los cables de fibra óptica.
Un circuito de superconductores
John Clarke (Reino Unido, 1942) de la Universidad de California, Berkeley; Michel H. Devoret (Francia, 1953) de la Universidad de Yale y la Universidad de California, Santa Bárbara; y John M. Martinis (EE. UU. 1958), también de la Universidad de California, Santa Bárbara, hicieron experimentos con un chip que revelaron la física cuántica en acción.
El experimento clave que les valió el Nobel ocurrió hace cuatro décadas, pero su impacto recién comienza a apreciarse.
Entre 1984 y 1985, los laureados diseñaron un circuito formado por materiales superconductores, separados por una delgada capa aislante conocida como ‘unión Josephson’. Al pasar corriente por él, el sistema se comportó como si los electrones se movieran colectivamente, actuando como una sola “partícula cuántica” que llenaba todo el circuito.
Ese sistema, inicialmente estable en un estado sin voltaje, logró “escapar” de su confinamiento gracias al tunelamiento cuántico —un fenómeno que permite a una partícula atravesar una barrera energética imposible de cruzar según la física clásica. El salto se detectó mediante la aparición de una mínima diferencia de voltaje, una señal inequívoca del comportamiento cuántico a escala macroscópica.
Además, los investigadores comprobaron que el sistema sólo absorbía o emitía energía en cantidades discretas, o cuantizadas, exactamente como predice la teoría formulada hace más de un siglo por Max Planck.
De los transistores a la tecnología cuántica
Los galardonados de este año han contribuido tanto a la utilidad práctica en los laboratorios de física como a proporcionar nueva información para la comprensión teórica de nuestro mundo físico, ha dicho la Academia Sueca en voz de Olle Eriksson. “Es maravilloso celebrar cómo la mecánica cuántica, con más de un siglo de existencia, continúa ofreciendo sorpresas y aplicaciones útiles”.
Poco después de conocerse el fallo del galardón, John Clarke mostraba su sorpresa por la noticia. “Estoy completamente atónito. Nunca se me ocurrió que [aquel trabajo de hace cuatro décadas] sería la base de un Premio Nobel. Para decirlo suavemente, fue una de las sorpresas de mi vida”.
Juan Ignacio Cirac, director de la División de Teoría del Instituto Max-Planck de Óptica Cuántica en Garching (Alemania) y uno de los científicos que entraban en las quinielas para el Nobel de este año, ha celebrado el premio: “Sus experimentos han sido cruciales para los avances en tecnologías superconductoras y que, hoy en día, se utilizan en muchos ámbitos, en particular en los ordenadores cuánticos”, ha declarado a Science Media Center.
También la profesora e investigadora Lesley Cohen, rectora asociada del Departamento de Física del Imperial College de Londres, se ha sumado a la celebración: “Esta es una noticia maravillosa y muy merecida”, le dijo a la BBC. “Sus trabajos han sentado las bases de los qubits superconductores, una de las principales tecnologías de hardware para las tecnologías cuánticas”.
Como ha señalado la Academia Sueca: “El Premio Nobel de Física de este año ha brindado oportunidades para desarrollar la próxima generación de tecnología cuántica, incluida la criptografía cuántica, los ordenadores cuánticos y los sensores cuánticos”. 
(Redacción SdE / Con información del Nobel Assembly at Karolinska Institutet)
▪️◾▪️
Premio Nobel de Física a los experimentos pioneros que allanaron el camino para las computadoras cuánticas
Rob Morris
El Premio Nobel de Física 2025 ha sido otorgado a tres científicos —un británico, un francés y un estadounidense— por el descubrimiento de un efecto que tiene aplicaciones en dispositivos médicos y computación cuántica.
John Clarke, Michel Devoret y John Martinis llevaron a cabo una serie de experimentos hace unos 40 años que terminaron moldeando nuestra comprensión de las extrañas propiedades del mundo cuántico. Es un premio muy oportuno, ya que en 2025 se cumple el centenario de la formulación de la mecánica cuántica.
En el mundo microscópico, una partícula puede a veces atravesar una barrera y aparecer al otro lado. Este fenómeno se denomina efecto túnel cuántico. Los experimentos de los galardonados demostraron el efecto túnel en el mundo macroscópico, es decir, el mundo visible a simple vista. Y corroboraron que podía observarse en un circuito eléctrico experimental.
El efecto túnel cuántico tiene posibles aplicaciones futuras en la mejora de la memoria de los teléfonos móviles y ha sido importante para el desarrollo de los qubits, que almacenan y procesan información en ordenadores cuánticos. También tiene aplicaciones en dispositivos superconductores, capaces de conducir la electricidad con muy poca resistencia.
¿Qué es el efecto túnel cuántico?
El efecto túnel cuántico es un fenómeno contraintuitivo por el cual las diminutas partículas que componen todo lo que podemos ver y tocar pueden aparecer al otro lado de una barrera sólida, que en otras circunstancias se esperaría que las detuviera.
Desde que se propuso por primera vez, en 1927, se ha observado en partículas muy pequeñas y es responsable de nuestra explicación de la desintegración radiactiva de átomos grandes en átomos más pequeños y en algo bautizado como partícula alfa. Sin embargo, también se predijo que podríamos ver este mismo comportamiento en cosas más grandes: es lo que se denomina efecto túnel cuántico macroscópico.
¿Cómo podemos ver el efecto túnel cuántico?
La clave para observar este efecto túnel macroscópico es algo llamado ‘unión Josephson’, que consiste en una especie de un cable roto sofisticado. El cable no es un cable típico como el que se utiliza para cargar el teléfono, sino que es un tipo especial de material conocido como superconductor. Un superconductor no tiene resistencia, lo que significa que la corriente puede fluir a través de él indefinidamente sin perder energía. Los superconductores se utilizan, por ejemplo, para crear campos magnéticos muy fuertes en los escáneres de resonancia magnética (RM).
¿Cómo nos ayuda esto a explicar este extraño comportamiento de túnel cuántico? Si colocamos dos cables superconductores uno al lado del otro, separados por un aislante, creamos nuestra ‘unión Josephson’. Normalmente se fabrica en un solo dispositivo que, con unos conocimientos básicos de electricidad, no debería conducir la electricidad. Sin embargo, gracias al túnel cuántico, podemos ver que la corriente puede fluir a través de la unión.
Los tres galardonados demostraron el efecto túnel cuántico en un artículo publicado en 1985 (es habitual que transcurra tanto tiempo antes de que se conceda el Nobel). Anteriormente se había sugerido que el efecto túnel cuántico estaba causado por una avería en el aislante. Los investigadores comenzaron enfriando su aparato experimental hasta una fracción de grado del cero absoluto, la temperatura más fría que se puede alcanzar.
El calor puede proporcionar a los electrones de los conductores la energía suficiente para atravesar la barrera. Por lo tanto, tendría sentido que cuanto más se enfriara el dispositivo, menos electrones escaparan. Sin embargo, si se produce el efecto túnel cuántico, debería haber una temperatura por debajo de la cual el número de electrones que escapan ya no disminuiría. Los tres galardonados descubrieron precisamente esto.
¿Por qué es importante?
En aquel momento, los tres científicos intentaban demostrar mediante experimentos esta teoría en desarrollo sobre el efecto túnel cuántico macroscópico. Incluso durante el anuncio del premio de 2025, Clarke restó importancia al descubrimiento, a pesar de que ha sido fundamental en muchos avances que se encuentran a la vanguardia de la física cuántica actual.
La computación cuántica sigue siendo una de las oportunidades más interesantes que se vislumbran para un futuro próximo y es objeto de importantes inversiones en todo el mundo. Esto conlleva mucha especulación sobre los riesgos para nuestras tecnologías de cifrado.
También resolverá en última instancia problemas que están fuera del alcance incluso de los superordenadores más grandes de la actualidad. Los pocos ordenadores cuánticos que existen hoy en día se basan en el trabajo de los tres premios Nobel de Física de 2025 y, sin duda, serán objeto de otro premio Nobel de Física en las próximas décadas.
Ya estamos aprovechando estos efectos en otros dispositivos, como los dispositivos superconductores de interferencia cuántica (SQuID), que se utilizan para medir pequeñas variaciones en los campos magnéticos de la Tierra, lo que nos permite encontrar minerales bajo la superficie. Los SQuID también tienen usos en medicina: pueden detectar los campos magnéticos extremadamente débiles que emite el cerebro. Esta técnica, conocida como magnetoencefalografía o MEG, puede utilizarse, por ejemplo, para encontrar el área específica del cerebro desde la que emanan las crisis epilépticas.
No podemos predecir si tendremos ordenadores cuánticos en nuestros hogares, o incluso en nuestras manos, ni cuándo. Sin embargo, una cosa es segura: la velocidad de desarrollo de esta nueva tecnología se debe en gran parte a los ganadores del premio Nobel de Física de 2025, que demostraron el efecto túnel cuántico macroscópico en circuitos eléctricos.
Hoy, John Clarke, nacido en Gran Bretaña, es profesor de Física en la Universidad de California, Berkeley. Michel Devoret nació en París y es profesor F. W. Beinecke de Física Aplicada en la Universidad de Yale. John Martinis es profesor de Física en la Universidad de California, Santa Bárbara.
[Rob Morris: professor of Physics, School of Science and Technology,
Nottingham Trent University. / Fuente: The Conversation. Texto
reproducido bajo la licencia Creative Commons — CC BY-ND 4.0]
▪️◾▪️
Nobel de Física 2025: el despegue de los bits cuánticos
Ramón Aguado
¿Puede un objeto que cabe en la palma de la mano exhibir comportamiento cuántico? Aunque parecía imposible hace unas décadas, hoy sabemos que sí. El Premio Nobel de Física de 2025 ha reconocido a John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis por demostrar de forma inequívoca que un circuito eléctrico basado en superconductores —materiales que conducen electricidad sin resistencia eléctrica ni pérdida de energía cuando se enfrían por debajo de su temperatura crítica— puede exhibir dos fenómenos cuánticos fundamentales: el efecto túnel cuántico macroscópico y la cuantización de la energía.
Huevos y péndulos cuánticos en un chip
Para entender la magnitud de su logro, es útil recurrir a una analogía “casera”. Imaginemos un cartón de huevos con un huevo en uno de los huecos. Si inclinamos ligeramente el cartón, con mucho cuidado, el huevo sigue en su hueco, en una posición bien definida. Algo similar ocurre si empujamos ligeramente un péndulo: oscilará levemente alrededor de su posición estable antes de que la gravedad le haga regresar a su punto de equilibrio. En ambos ejemplos, el huevo y el péndulo están en su estado de mínima energía, estable y predecible, como dicta la física clásica.
Ahora, imaginemos lo imposible: que el huevo, al inclinar levemente el cartón, apareciese mágicamente en el hueco contiguo, como si hubiera atravesado la pequeña protuberancia de dicho cartón, la “barrera de potencial”, que los separa. Este fenómeno, impensable en nuestra experiencia cotidiana, es el efecto túnel en física cuántica.
El efecto túnel gobierna algunos de los procesos fundamentales del universo. Es el responsable de la desintegración radiactiva de núcleos atómicos pesados y hace posible la fusión nuclear que alimenta a las estrellas.
Pero su influencia va mucho más allá: el efecto túnel y la superconductividad, el fenómeno que permite a los materiales conducir electricidad sin resistencia, han estado extraordinariamente presentes en la historia de los Premios Nobel.
A hombros de gigantes
El camino a este Nobel de 2025 está cimentado en otros galardones anteriores. La teoría BCS de la superconductividad —llamada así por las iniciales de John Bardeen, Leon Cooper y Robert Schrieffer, que recibieron el Nobel en 1972— fue revolucionaria.
Esta teoría explica que la clave para entender la superconductividad es la formación de pares de Cooper, parejas de electrones que, a temperaturas extremadamente bajas, se acoplan en vez de repelerse.
Estos pares se comportan como una sola entidad cuántica, con una función de onda macroscópica con una fase coherente bien definida. Y dan lugar a un maravilloso ejemplo de fenómeno emergente en física de la materia condensada: de la interacción de billones de electrones surge un estado colectivo con propiedades que no existen a nivel individual.
Inspirándose en estas ideas rompedoras de la teoría BCS y en los experimentos de Ivar Giaever sobre el efecto túnel, el físico Brian Josephson realizó una predicción audaz en 1962. Postuló que una corriente eléctrica, compuesta por estos pares de Cooper, podría atravesar por efecto túnel una barrera aislante que separase dos superconductores (una configuración hoy en día conocida como ‘unión Josephson’). Esta “supercorriente” podría fluir eternamente, sin resistencia y sin necesidad de aplicar un voltaje, desafiando la comprensión clásica de la electricidad. Ambos compartirían el premio Nobel de Física en 1973.
Por último, Anthony Leggett (Nobel en 2003) desarrolló las bases teóricas para entender la coherencia cuántica a escala macroscópica.
Los primeros pasos de un Nobel
Alrededor de 1985, John Clarke, profesor en la Universidad de California en Berkeley, propuso a Michel Devoret (investigador postdoctoral) y a John Martinis (investigador predoctoral) un experimento crucial que fusionaba conceptos fundamentales de superconductividad y mecánica cuántica. El objetivo era demostrar experimentalmente que la fase cuántica colectiva de los pares de Cooper en una ‘unión Josephson’ —una variable electromagnética macroscópica— exhibía efectos cuánticos observables.
Su configuración experimental permitió detectar el efecto túnel macroscópico de la fase superconductora entre dos estados de energía potencial, equivalente al salto cuántico de un sistema colectivo formado por millones de pares de Cooper.
Volviendo a nuestra analogía del huevo: el estado de supercorriente sin voltaje es como el huevo en reposo en su hueco. Pero, cuánticamente, existe una probabilidad de que el huevo “cambie” de hueco. Esta imagen es físicamente muy poderosa porque el potencial energético que describe el efecto Josephson puede visualizarse precisamente como el cartón de huevos, donde la fase cuántica del estado superconductor representa la posición efectiva en ese cartón.
Igual que nuestro huevo cuántico puede cambiar de hueco mediante efecto túnel, la fase del estado superconductor puede realizar saltos cuánticos entre diferentes estados. Este fenómeno, traducido al circuito eléctrico, se manifiesta como un voltaje medible donde antes el voltaje era nulo.
En busca del “átomo artificial”
Esta medición directa del efecto túnel coherente de una variable macroscópica representó un avance fundamental, pues demostraba de manera incontrovertible que las leyes cuánticas gobiernan no sólo a las partículas subatómicas, sino también estados colectivos en sistemas superconductores macroscópicos.
Pero Clarke, Devoret y Martinis fueron más allá. Así como los átomos absorben y emiten luz de colores (frecuencias) muy específicas, lo que revela sus niveles de energía cuantizados, sus experimentos demostraron que su circuito superconductor sólo respondía a frecuencias de microondas muy concretas, con transiciones precisas, cuya vida media dependía del nivel energético.
Esto probó de manera espectacular que el chip no sólo presentaba efecto túnel, sino que se comportaba como un “átomo artificial”. De nuevo, podemos usar nuestra imagen del cartón de huevos, esta vez como un conjunto de pozos de potencial: un sistema cuántico diseñado a medida con estados energéticos discretos y cuantizados.
Del laboratorio a la revolución cuántica
El legado de este experimento, sin embargo, resultó ser mucho más trascendental. Aquel “átomo artificial” creado en Berkeley se convirtió en el primer ladrillo para demostrar un cúbit —unidad básica de información en la computación cuántica— superconductor. La conexión no es meramente conceptual: el dispositivo superconductor phase qubit, uno de los primeros diseños, utilizaba precisamente el efecto túnel macroscópico para leer el estado cuántico, del mismo modo que lo hicieron los galardonados en 1985.
La carrera práctica comenzó en 1999, cuando Y. Nakamura, Yu. A. Pashkin y J. S. Tsai observaron por primera vez en la compañía NEC en Japón oscilaciones cuánticas coherentes en una pequeña isla superconductora, un electrodo microscópico donde los pares de Cooper quedan confinados. Aunque estas primeras oscilaciones sólo duraban 3 nanosegundos, este frágil primer paso inspiró diseños más robustos. Poco después, a principios de la década de 2000, se demostraron oscilaciones coherentes en phase qubits.
Computación con cúbits, una realidad
Desde aquellas primeras demostraciones hasta los cúbits modernos, la tecnología de circuitos superconductores —que es la base de los procesadores cuánticos con cientos de cúbits que desarrollan compañías como Google e IBM— ha tenido unos avances espectaculares en apenas 25 años. En la actualidad se han observado cúbits que mantienen su coherencia cuántica hasta varios milisegundos, ¡un millón de veces más que aquellos primeros 3 nanosegundos!
Los mismos fenómenos que han merecido el premio Nobel de este año ahora se replican y controlan a escala para ejecutar algoritmos que prometen revolucionar la criptografía, el descubrimiento de fármacos y la ciencia de materiales.
Sin embargo, para alcanzar estas promesas, aún debemos resolver un desafío tecnológico de enormes proporciones: escalar masivamente el número de cúbits —de cientos a millones— y combatir la decoherencia —proceso cuántico en el que un sistema pierde sus características cuánticas (como la superposición o el entrelazamiento) al interactuar con su entorno.
Precisamente, esta búsqueda colectiva de soluciones subraya el valor de la investigación fundamental: el trabajo de Clarke, Devoret y Martinis muestra que la ciencia guiada por la curiosidad es, con frecuencia, la que acaba marcando la dirección de las futuras revoluciones tecnológicas.
