2025年诺贝尔物理学奖授予三科学家 宏观量子现象研究获国际认可

瑞典皇家科学院近日宣布，将2025年诺贝尔物理学奖授予三位科学家——约翰·克拉克、麦克·H·德沃雷特与约翰·M·马蒂尼，以表彰他们在宏观量子现象研究领域的突破性贡献。三位学者因“发现电路中的宏观量子力学隧穿与能量量化”共享1100万瑞典克朗奖金（约合人民币836万元）。

此次获奖的研究聚焦于量子力学效应在宏观尺度下的显现。传统认知中，量子行为通常仅在微观粒子层面显著，而三位科学家的实验首次证明，由超导材料构建的电路系统能够完整展现量子隧穿与能级量子化特性。这类电路通过约瑟夫森结实现——超导组件被极薄绝缘层分隔，当电流通过时，整个系统表现出类似单一巨型粒子的行为特征。

实验中，研究人员观察到处于零电压状态的超导电路会突然出现电压跃变，这一现象印证了量子隧穿效应的存在：系统如同“穿越”了理论上的能量屏障。更关键的是，他们通过精密测量证实，该宏观系统的能量变化严格遵循量子力学预测，仅能吸收或释放特定离散值。这一发现打破了量子效应仅存于微观领域的固有认知。

三位获奖者的学术背景各具特色。现任职于美国加州大学伯克利分校的约翰·克拉克1942年生于英国剑桥，1968年获得剑桥大学博士学位；麦克·H·德沃雷特1953年出生于巴黎，1982年取得巴黎第十一大学博士学位，目前同时任教于耶鲁大学与加州大学圣巴巴拉分校；约翰·M·马蒂尼1958年出生于美国，1987年在加州大学伯克利分校完成博士学业，现为圣巴巴拉分校教授。

诺贝尔物理学委员会主席奥勒·埃里克松特别指出，这项研究不仅深化了对量子力学本质的理解，更为量子技术发展开辟了新路径。他以计算机芯片中的晶体管为例，强调量子理论早已成为现代数字技术的基石。当前获奖成果则为量子密码学、量子计算及高精度传感器等前沿领域提供了关键理论支撑。

据技术文档披露，实验的核心突破始于上世纪80年代中期。研究团队通过优化超导电路结构，成功捕捉到宏观系统中的量子相变过程。当电路处于超导态时，数以万亿计的电子对协同运动，形成可观测的集体量子行为。这种“宏观量子态”的稳定存在，为后续量子器件的工程化实现奠定了基础。

获奖成果已引发科技界广泛关注。量子信息领域专家分析认为，该研究解决了宏观系统退相干的关键难题，使得基于超导电路的量子比特操控成为可能。目前，全球多家科研机构正参照这一技术路径开发实用型量子计算机，相关专利申请量在过去三年间增长了四倍。