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2025-10-10 0
2025诺奖物理落定：三科学家破宏观量子难题，超导量子迎曙光！
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2025年10月10日 02:35 1
admin
2025年10月7号当地时间11点45分，诺贝尔物理学奖直接揭晓了。
约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷还有约翰·M·马丁尼斯这三位，凭“在电路里发现宏观量子力学隧穿效应和能量量子化现象”拿了奖。
说实话，这消息一出来，量子圈的朋友估计都没太意外，毕竟这几位的研究早就是圈里公认的“地基级”成果了，不是那种突然爆火的冷门发现，而是慢慢打磨出来、大家都觉得“该拿奖”的硬实力。
这三位到底干了啥？简单说就是把量子世界里的“怪事儿”搬到了咱们能摸得着的地方。
他们做了个能拿在手里的电回路系统，硬是在里面看到了量子隧穿和能量量子化。
本来想找个更通俗的比喻，后来发现用“穿墙”形容隧穿还挺合适：按常理你扔个球撞墙，球肯定弹回来，但量子世界里这球可能直接穿到墙另一边。
听着玄乎是吧？但他们的实验就是把这种玄乎的事儿，变成了能测得到、能重复的现实，还解答了个物理界的核心问题，一个系统到底能多大，还能展示量子力学效应。
诺奖委员会主席Olle Eriksson说，这事儿能庆祝量子力学百年的新惊喜，还提了量子力学是所有数字技术的基础。
这话我挺认同的，毕竟咱们现在用的电脑芯片，里面的晶体管本质上也是量子技术的应用，只是平时没人往这方面想，总觉得“量子”离生活太远。
国内科学家的看法也挺有意思，中科院物理所的罗会仟说这三人是“导师+博后+博士生”的三剑客组合，靠两篇《物理评论快报》（PRL）获奖，跟当年BCS理论拿诺奖的路子很像。
老实讲，这种“师徒组队搞大事”的模式在科研圈真不少见，有时候一群人盯着一个问题死磕，比单打独斗更容易捅破那层窗户纸。
北京计算科学研究中心的薛鹏说得更直接，他说这成果是量子计算领域的“奠基之作”，让量子计算机从纸上的理论变成了能动手做的东西。
北京量子信息科学研究院的金贻荣还补充了一点，说这三人把量子效应从微观原子尺度拉到了宏观，才让超导量子计算成了现在工程化程度最高的路线之一。
北京理工大学的尹璋琦还对比了2012年的诺奖，那年是给了离子阱和中性里德堡原子系统，今年是超导电路，他还猜十年后可能会给量子算法或量子纠错理论。
搞不清的朋友可能觉得这些评价太专业，但核心就一个，这三位的研究，是给后面的量子技术搭了个重要的架子。
1厘米芯片里的“量子魔术”：实验到底咋做的？
要理解这成果，得先说说他们当年的实验，1984到1985年，这三位在加州大学伯克利分校折腾出了个关键实验。
核心装置是个约1厘米大的芯片，上面有两个超导体，就是那种能无电阻导电的材料，中间还夹了层完全不导电的薄材料，形成了个叫“约瑟夫森结”的东西。
这玩意儿不是新发明，1973年的诺奖就给了它，相当于给实验找了个靠谱的“核心零件”。
他们往这个约瑟夫森结里通了点微弱电流，然后盯着测电路的电压变化。
一开始电压是零，按经典物理的说法，这状态应该一直保持下去，就像个关着的开关，有东西挡着没法打开。
但实际情况是，电压突然就冒出来了，相当于开关没被碰，自己就弹开了，这就是他们要找的“宏观量子隧穿”。
这实验最牛的地方在哪？在于“规模”，以前科学家观察隧穿，都是在单个粒子或者几个原子的微观层面，而这次是数十亿个“库珀对”一起表现出这现象。
库珀对就是超导体里电子成对的状态，这些成对的电子会像一个整体一样“跳舞”，填满整个电路。
如此看来，他们相当于把量子效应从“微观小剧场”搬到了“宏观大舞台”，而且这个“舞台”还小到能拿在手里，这在以前是没人做到过的。
他们还做了个补充实验，往零电压状态的系统里注入不同波长的微波，发现只有特定波长的微波会被吸收，系统还会跳到更高的能级。
这就证明了系统的能量是“量子化”的，不是想吸收多少就吸收多少，只能按特定的量来，就像喝水只能用固定大小的杯子，不能随便倒。
这也符合量子力学的基本预测，相当于给他们的隧穿实验又加了个有力的证明。
从实验室到量子计算机：这成果为啥这么重要？
要说这成果最实在的价值，怕是要算给超导量子计算机铺了路。
马丁尼斯后来自己搞量子计算机实验，就直接用了他们这次验证的能量量子化现象，把那个有量子化状态的超导电路当成“量子比特”，也就是量子计算机存信息的基本单元，用最低能态代表“0”，第一激发态代表“1”。
咱们平时用的电脑是“比特”，要么0要么1，量子比特却能同时是0和1，这也是量子计算机厉害的关键，而这三位的实验，就是让超导量子比特能稳定存在的基础。
现在全球搞超导量子计算的，基本都在走这个路子。
比如IBM在2023年出了个叫“Condor”的处理器，有1121个量子比特；谷歌2024年的“Sycamore 2”，量子比特的保真度还到了99.9%，保真度高意味着信息不容易出错，这对量子计算机来说特别重要。
毫无疑问，这些进展都得感谢当年这三位的实验，没有他们证明宏观量子效应能实现，后面的技术突破怕是要难不少。
咱们国内也没闲着，中科院物理所罗会仟团队2024年在PRL上发了篇论文，基于这三位的成果做了点改进，把超导量子比特的“相干时间”延长到了1.2毫秒。
相干时间就是量子比特能保持信息的时间，越长越好，这对解决量子计算机“退相干”的瓶颈问题很有帮助。
北京量子信息科学研究院还做出了256比特的超导量子芯片，虽然比特数没IBM多，但也是咱们自主研发的重要进展。
回头看2025年这届诺奖，三位科学家不仅解答了“量子效应能在多大系统里出现”这个物理难题，更给超导量子技术搭了个关键的架子。
从1厘米的实验芯片，到现在百比特级的量子处理器，这中间每一步进展，都离不开他们当年的突破。
本来想简单总结成“科学改变未来”，但后来发现更实在的是，这些看似遥远的物理实验，其实正在悄悄铺垫咱们未来的科技生活，说不定再过十年，咱们用的量子计算机，追溯源头就得提到这三位的研究。
要不要我帮你整理一份诺奖成果与超导量子技术关联图？里面会用简单的图示，把实验原理、量子比特应用、国内外技术进展串起来，方便直观理解两者的联系。
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