2025年度諾貝爾物理學獎揭曉,約翰·克拉克、米歇爾·H·德沃雷與約翰·M·馬丁尼斯三位科學家共同摘得這一殊榮。他們的突破性研究聚焦于電路中的宏觀量子現(xiàn)象,首次在實驗層面證實了量子隧穿效應(yīng)與能量量子化在宏觀尺度下的存在。
這項成果顛覆了傳統(tǒng)認知——量子力學通常被視為微觀粒子的專屬領(lǐng)域,而三位科學家的工作卻證明,當電路元件縮小至納米級時,宏觀系統(tǒng)同樣會表現(xiàn)出量子行為。例如,他們發(fā)現(xiàn)電子能夠以概率形式“穿透”原本不可逾越的勢壘,且能量變化呈現(xiàn)離散的量子化特征。這種跨越微觀與宏觀界限的發(fā)現(xiàn),為量子技術(shù)從實驗室走向?qū)嶋H應(yīng)用掃清了關(guān)鍵障礙。
在量子計算機領(lǐng)域,他們的研究提供了更穩(wěn)定的量子比特構(gòu)建方案。傳統(tǒng)量子比特極易受環(huán)境干擾,而基于宏觀量子隧穿效應(yīng)的新型設(shè)計,通過控制電路中的量子態(tài)躍遷,顯著提升了計算過程的穩(wěn)定性。量子加密技術(shù)同樣受益于此,量子密鑰分發(fā)過程中對能量量子化的精準操控,使信息傳輸?shù)陌踩赃_到理論極限。
量子傳感領(lǐng)域也因這項成果獲得革新。利用宏觀量子系統(tǒng)的超高靈敏度,科學家開發(fā)出能探測單個光子或微小磁場變化的傳感器,其精度遠超經(jīng)典設(shè)備。這些技術(shù)已初步應(yīng)用于醫(yī)學成像、地質(zhì)勘探等場景,未來或?qū)⒃谝Σㄌ綔y等前沿領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。
根據(jù)諾貝爾獎委員會的公告,三位獲獎?wù)邔⑵椒?100萬瑞典克朗的獎金。這項獎勵不僅是對個人學術(shù)成就的認可,更標志著量子技術(shù)從理論探索向工程化邁進的轉(zhuǎn)折點。隨著相關(guān)研究的深入,一個由量子效應(yīng)驅(qū)動的技術(shù)革命時代正在拉開帷幕。











