PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2025

Le prix Nobel de physique 2025 récompense trois physiciens, le Britannique John Clarke, le Français Michel Devoret et l’Américain John Martinis, « pour la découverte de l’effet tunnel quantique macroscopique et de la quantification de l’énergie dans un circuit électrique ».

La mécanique quantique s’est avérée le meilleur cadre théorique pour décrire les phénomènes atomiques ou nucléaires, c’est-à-dire les processus dont l’échelle est inférieure au nanomètre. Mais peut-on montrer un phénomène quantique à l’échelle macroscopique ? Certains phénomènes physiques macroscopiques comme la supraconductivité (la disparition à très basse température de la résistance électrique des matériaux) ou la superfluidité (viscosité nulle de certains fluides) sont fondamentalement quantiques : ils sont dus au comportement collectif d’un grand nombre de variables microscopiques, chacune apparaissant comme gouvernée par les lois quantiques. En 1985, Clarke, Devoret et Martinis ont mis en évidence un degré de liberté unique dans un système de grande taille qui obéit aux lois quantiques de façon contradictoire à une description classique.

L’effet tunnel quantique

En 1978, le physicien britannique Anthony Leggett (né en 1938, Prix Nobel 2003 pour ses travaux sur la superfluidité) avait suggéré que l’« effet Josephson » caractéristique du phénomène de supraconductivité pourrait être la clé d’une telle découverte. L’« effet Josephson » doit son nom à Brian Josephson (né en 1940, Prix Nobel 1973), alors doctorant à l’université de Cambridge (Royaume-Uni), qui prédit qu’un courant électrique peut circuler entre deux supraconducteurs séparés par une couche isolante. Ce phénomène, incompatible avec une description classique du système, est un exemple d’effet tunnel quantique microscopique : l’onde associée à l’électron peut traverser l’isolant comme si elle y avait creusé un tunnel. Dès 1963, l’observation expérimentale de cet effet au sein des laboratoires de la compagnie Bell rend possible la fabrication de « jonctions Josephson ». L’année suivante, des magnétomètres appelés SQUID (pour superconducting quantum interference device, appareil supraconducteur à interférences quantiques), capables de mesurer des champs magnétiques très faibles, sont mis au point par les laboratoires Ford.