Prêmio Nobel de Física vai para trio de cientistas baseados nos EUA

Três cientistas proeminentes baseados nos Estados Unidos, John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis, foram agraciados com o prestigiado Prêmio Nobel de Física de 2025 por suas contribuições revolucionárias no campo do tunelamento quântico mecânico macroscópico. O anúncio oficial foi realizado pela Academia Real Sueca de Ciências, em Estocolmo, nesta terça-feira, 7 de outubro de 2025, destacando experimentos realizados nas décadas de 1980 que demonstraram como efeitos quânticos, tipicamente confinados a escalas microscópicas, podem ser observados e controlados em sistemas macroscópicos, como circuitos elétricos do tamanho de um chip.

Esses laureados, que colaboraram intensamente em um grupo de pesquisa na Universidade da Califórnia em Berkeley, utilizaram junções de Josephson – estruturas supercondutoras compostas por materiais que conduzem eletricidade sem resistência, separadas por uma fina camada isolante – para criar circuitos que se comportam como um único “partícula gigante” quântica. Seus trabalhos pioneiros, iniciados na década de 1980, não apenas resolveram uma das grandes questões da física – qual é o tamanho máximo de um sistema que ainda exibe propriedades quânticas? –, mas também pavimentaram o caminho para avanços tecnológicos que prometem transformar a computação, a comunicação segura e a detecção de sinais com precisão inédita.

John Clarke, britânico de nascimento e professor emérito na Universidade da Califórnia em Berkeley, liderou o grupo de pesquisa após concluir seu doutorado na Universidade de Cambridge em 1968. Michel H. Devoret, francês, juntou-se como pós-doutorando no meio da década de 1980, vindo de Paris, e mais tarde se tornou professor em Yale e na Universidade da Califórnia em Santa Bárbara. John M. Martinis, americano, era estudante de doutorado no mesmo grupo e hoje leciona na Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, onde continuou avanços em computação quântica. Juntos, eles realizaram medições meticulosas, isolando o setup experimental de interferências externas para refinar as propriedades do circuito, o que permitiu observações precisas de fenômenos quânticos em escala visível.

Por Que o Prêmio Foi Concedido?

A Academia Real Sueca justificou o prêmio pela “descoberta do tunelamento quântico mecânico macroscópico e da quantização de energia em um circuito elétrico”, um marco que elevou os efeitos quânticos de partículas subatômicas para objetos manipuláveis à mão, como chips supercondutores de centímetros. Nos experimentos de 1984 e 1985, os cientistas injetaram uma corrente fraca na junção de Josephson e mediram a voltagem resultante, que inicialmente era zero devido ao estado supercondutor coerente, onde pares de elétrons (Cooper pairs) se movem sincronizados como uma onda quântica coletiva.

O tunelamento ocorria quando o sistema “escapava” probabilisticamente desse estado zero-voltagem, gerando uma voltagem mensurável – um processo análogo à decomposição radioativa, analisado por meio de estatísticas de múltiplas medições para determinar a duração média do estado quântico. Essa demonstração mostrou que o circuito inteiro funcionava como uma partícula quântica unificada, desafiando a intuição clássica de que efeitos quânticos se dissipam em escalas maiores.

Além disso, os laureados provaram a quantização de energia ao introduzir micro-ondas de diferentes comprimentos de onda no sistema: apenas certas frequências eram absorvidas, elevando o circuito a níveis de energia discretos, exatamente como previsto pela mecânica quântica para átomos individuais. Essa quantização confirmou que o estado zero-voltagem durava menos em níveis de energia mais altos, reforçando a validade quântica do sistema macroscópico.

Em um comunicado, a academia enfatizou que esses avanços “abrem portas para o desenvolvimento da próxima geração de tecnologias quânticas, incluindo criptografia quântica para comunicações invioláveis, computadores quânticos que resolvem problemas intratáveis para máquinas clássicas e sensores quânticos para detecções ultra-sensíveis em medicina, geofísica e busca por matéria escura”. Como destacado na conta oficial do Nobel no X (antigo Twitter), os experimentos “levaram efeitos quânticos de uma escala microscópica para uma macroscópica”, permitindo que circuitos elétricos exibam coerência quântica prolongada.

John Martinis, em particular, aplicou esses princípios em pesquisas subsequentes, colaborando com o Google para criar o processador quântico Sycamore em 2019, que demonstrou “supremacia quântica” ao realizar cálculos em minutos que levariam milênios a supercomputadores tradicionais. Michel Devoret contribuiu para o desenvolvimento de qubits supercondutores, unidades básicas de informação quântica que armazenam estados como 0 e 1 simultaneamente (superposição), essenciais para algoritmos quânticos. John Clarke, por sua vez, especializou-se em detectores SQUID (Superconducting Quantum Interference Devices), sensores magnéticos ultrasensíveis baseados nessas junções, usados em aplicações como imagens cerebrais não invasivas, prospecção geológica e detecção de sinais nucleares em baixas frequências.

Olle Eriksson, presidente do Comitê Nobel de Física, observou “É maravilhoso celebrar como a mecânica quântica, centenária, continua a surpreender. Além disso, é enormemente útil, pois a mecânica quântica é a base de toda tecnologia digital”. De fato, transistores em smartphones já dependem de efeitos quânticos, mas os trabalhos desses laureados estendem isso a sistemas controláveis em larga escala, potencializando inovações como redes neurais quânticas e simulações moleculares para descoberta de fármacos.

Contexto Histórico e Vencedores Anteriores

O Prêmio Nobel de Física de 2024 foi concedido a John Hopfield e Geoffrey Hinton por descobertas fundamentais em redes neurais artificiais, que formam a base do aprendizado de máquina e ferramentas de IA como assistentes virtuais e reconhecimento de imagens. Essa sequência de prêmios reflete a convergência entre física quântica e computação, áreas que, juntas, impulsionam a era digital atual.

Ao longo de sua história, desde 1901, o Nobel de Física premiou visionários que moldaram nossa compreensão do universo: Albert Einstein, em 1921, pelo efeito fotoelétrico que explica painéis solares; Pierre e Marie Curie, em 1903, pela radioatividade, pioneira em tratamentos oncológicos; Max Planck, em 1918, por introduzir a ideia de quanta de energia, berço da teoria quântica; e Niels Bohr, em 1922, por sua estrutura atômica que integrou mecânica quântica à química. John Bardeen é o único a vencer duas vezes, em 1956 e 1972, por transistores e supercondutividade.

Os experimentos de Clarke, Devoret e Martinis evocam o famoso paradoxo do gato de Schrödinger (1935), onde um sistema macroscópico parece estar em superposição quântica – vivo e morto simultaneamente – até ser observado, ilustrando o “absurdo” da quântica em escalas grandes. No entanto, como argumentou o teórico Anthony Leggett (Nobel de 2003), esses trabalhos provam que fenômenos macroscópicos com bilhões de partículas podem manter coerência quântica, criando “átomos artificiais” conectáveis a cabos para simulações quânticas ou qubits em computadores. Embora o sistema seja muito menor que um gato, representa um “gato quântico” laboratorial, ampliando as fronteiras da física.

Durante a coletiva por telefone, John Clarke, aos 83 anos, descreveu o anúncio como “a surpresa da minha vida” e elogiou os colegas: “Suas contribuições são simplesmente esmagadoras”. Ele destacou que a pesquisa “forma a base para o funcionamento eficiente de celulares”, pois SQUIDs e junções de Josephson são cruciais em magnetômetros e osciladores de alta frequência usados em telecomunicações. Devoret, de Yale, refletiu: “A mecânica quântica não é só para átomos; é para circuitos, chips e, em breve, para a sociedade”.

Outros Prêmios Nobel Anunciados Esta Semana

Na segunda-feira, 6 de outubro, o primeiro Nobel de 2025, na categoria Medicina ou Fisiologia, foi para Mary E. Brunkow, Fred Ramsdell e Shimon Sakaguchi, por descobertas sobre células reguladoras T no sistema imunológico, que controlam respostas autoimunes e alérgicas, pavimentando terapias para doenças como esclerose múltipla e asma.

A semana nobelística prossegue com o Prêmio de Química anunciado na quarta-feira, 8 de outubro, seguido pelo de Literatura na quinta-feira, 9 de outubro. O Nobel da Paz será revelado na sexta-feira, 10 de outubro, e o Prêmio Memorial em Ciências Econômicas – adicionado em 1969, além dos cinco originais de Alfred Nobel – em 13 de outubro. Esses prêmios, interrompidos apenas durante as guerras mundiais, celebram contribuições à humanidade desde 1901, com 119 edições em Física até agora.

Cerimônia e Recompensa

A cerimônia oficial ocorre em 10 de dezembro, aniversário da morte de Alfred Nobel em 1896, o inventor sueco da dinamite que acumulou fortuna com explosivos industriais e filantropia, destinando sua herança a prêmios para “benefício da humanidade”. Nobel, um químico e engenheiro prolífico, viu na ciência uma força para o progresso, priorizando a Física em seu testamento como campo fundamental da era industrial.

Além do reconhecimento global, que eleva carreiras e inspira gerações, os laureados dividem 11 milhões de coroas suecas – cerca de 1,03 milhão de euros ou 1,2 milhão de dólares –, um valor que financia pesquisas futuras e premia a curiosidade pura que levou a aplicações bilionárias em indústrias quânticas. Governos e empresas como Google, IBM e governos investem bilhões nessas tecnologias, baseadas nos insights de Clarke, Devoret e Martinis, que começaram como pura exploração teórica nos anos 1980. Como Clarke resumiu: “Não saímos para construir um computador quântico; só queríamos ouvir o que o universo sussurrava. Descobrimos que ele estava gritando”. Essa herança promete impactar desde simulações climáticas precisas até criptografia pós-quântica, moldando um futuro onde o quântico é cotidiano.

A informação é coletada da CNBC e do Yahoo.