Le Prix Nobel de physique 2025 décrypté par les chercheurs et chercheuses du PEPR Quantique
Décryptage du prix Nobel de physique 2025 par cinq chercheurs et chercheuses du PEPR Quantique travaillant dans des laboratoires rattachés à CNRS Physique.
Prix Nobel de physique 2025, les propriétés quantiques à l'échelle humaine
Institutionnel
Distinction
Le prix Nobel de physique 2025 récompense John Clarke, Michel Devoret et John Martinis pour la découverte de l'effet tunnel quantique macroscopique et de la quantification de l'énergie dans un circuit électrique.
Un lauréat français
Parmi les trois lauréats, le français Michel Devoret a effectué sa thèse de 3ème cycle au Laboratoire de Photophysique Moléculaire du CNRS à Orsay, l'un des laboratoires fondateurs de l'Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay (ISMO). Il est aussi ancien chercheur du CEA, au Service de Physique de l’État Condensé (SPEC), où il a cofondé le groupe Quantronique avec Daniel Estève et Christian Urbina. Il est membre de l’Académie des sciences depuis 2007.
L’effet tunnel est un phénomène quantique où un système quantique est capable de traverser une barrière infranchissable selon la physique classique. Les lauréats du prix Nobel 2025 ont démontré que cet effet tunnel ne se produisait pas seulement pour des états élémentaires comme des électrons mais aussi pour des états quantiques macroscopiques, c’est-à-dire constitués de milliards d’électrons.
Pour y parvenir, les lauréats ont utilisé un circuit composé de deux supraconducteurs séparés par une fine couche isolante, qui fait donc office de barrière. Ce circuit, appelé jonction Josephson du physicien du même nom, lauréat du prix Nobel de physique 1973, peut se comporter comme des atomes avec des niveaux d’énergie quantifiés et franchir des barrières par effet tunnel.
Références
Resonant Activation from the Zero-Voltage State of a Current-Biased Josephson Junction. Michel H. Devoret, John M. Martinis, Daniel Esteve, and John Clarke. Physical Review Letters, paru le 24 Septembre 1984.
DOI : 10.1103/PhysRevLett.53.1260
Energy-Level Quantization in the Zero-Voltage State of a Current-Biased Josephson Junction. John M. Martinis, Michel H. Devoret, and John Clarke. Physical Review Letters, paru le 07 Octobre 1985.
DOI : 10.1103/PhysRevLett.55.1543
Measurements of Macroscopic Quantum Tunneling out of the Zero-Voltage State of a Current-Biased Josephson Junction. Michel H. Devoret, John M. Martinis, and John Clarke. Physical Review Letters, paru le 28 Octobre 1985.
DOI : 10.1103/PhysRevLett.55.1908
Les travaux récompensés par le prix Nobel de physique 2025 sont fondamentaux pour le développement de l’information quantique. Ils ont ouvert la voie à la réalisation de qubits supraconducteurs, comme les transmons qui sont au cœur de certains prototypes d’ordinateurs quantiques développés par des équipes académiques comme industrielles.
Les circuits quantiques supraconducteurs ont eu aussi un impact important en optique quantique. Des atomes artificiels basés sur des jonctions Josephson permettent d'étudier ce domaine dans des régimes de paramètres inaccessibles à la physique atomique. Les circuits supraconducteurs peuvent également être utilisés pour étudier la nature quantique d'autres systèmes macroscopiques, tels que les résonateurs micromécaniques ou des grands ensembles de spins.
Des actualités CNRS Physique pour en savoir plus :
- 2024 - Résultat scientifique - Un qubit supraconducteur comme capteur ultrasensible dans le domaine radiofréquence
- 2023 - Distinction - Nicolas Roch, Médaille de bronze du CNRS
- 2023 - Résultat scientifique - Un réseau de jonctions Josephson peut produire un courant quantifié
- 2022 - Résultat scientifique - Le mouvement d'un objet macroscopique rendu entièrement quantique
- 2021 - Distinction - Audrey Bienfait - ERC Starting Grant
Revue de presse
Plusieurs scientifiques de CNRS Physique qui travaillent sur cette thématique ont été interviewés par la presse. Frédéric Pierre (C2N) revient sur cette découverte pour France Culture : « Ce que Michel Devoret a démontré avec ses collègues, c’est que cet effet tunnel ne se produisait pas seulement pour des états élémentaires comme des électrons mais qui pouvait se produire pour des états quantiques macroscopiques, c’est-à-dire constitués par des milliards d’électrons ». Ayant réalisé sa thèse avec Michel Devoret, Frédéric Pierre ajoute : « je suis extrêmement fier, j’ai toujours eu énormément d’admiration pour cet homme, c’est un physicien avec une profondeur de pensées, une vision absolument exceptionnelle. » Dans Ouest-France, Audrey Bienfait (LPENSL) déclare : « En mécanique quantique, les électrons peuvent exister de l’autre côté de cette barrière, sans même la franchir. L’effet tunnel, c’est cette « délocalisation » ». Dans Le Parisien, Julien Gabelli (LPS) revient sur ce Prix Nobel : « C’est un Nobel qu’on attendait à demi-mot depuis quelques années, le domaine ayant pris une importance colossale. Il y a plusieurs dizaines de milliers de publications par an, des milliers de brevets, des industries multimilliardaires derrière… ». Christian Urbina (SPEC) ajoute dans Le Figaro : « Je suis extrêmement heureux pour eux trois, c’est entièrement mérité. Michel nous a toujours marqué par la profondeur de sa pensée, sa simplicité et ses qualités pédagogiques. ». « Leurs travaux sur la mécanique quantique macroscopique ont été fondateurs, elle est régulièrement citée en référence à nos étudiants », souligne Nicolas Roch (NEEL) dans 20 Minutes.