2025诺奖花落超导量子计算领域，日本与华人科学家缘何错失这一殊荣？

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美国科学家——约翰·克拉克、米歇尔·德沃雷特和约翰·马丁尼斯，以表彰他们在量子力学领域的突破性发现：首次在电路中观测到宏观量子隧穿效应与能量量子化现象。这一成果为超导量子计算技术的发展奠定了重要基础。

免费影视、动漫、音乐、游戏、小说资源长期稳定更新！ 👉 点此立即查看 👈

2025年恰逢量子力学理论体系创立100周年，联合国将这一年定为“国际量子科技年”。在此背景下，诺贝尔物理学奖委员会的选择引发了科学界的广泛关注。复旦大学物理学系教授李晓鹏指出，三位科学家的研究揭示了经典电学与量子效应的边界：“当超导器件缩小到特定尺度时，会表现出经典理论无法解释的量子行为。”

1984至1985年间，克拉克团队利用超导体构建的“约瑟夫森结”装置开展实验。这种由超导材料与非导电层组成的结构，使得科学家能够精确控制电流特性。实验中，他们首次观测到两个关键现象：一是能量量子化——能量不再连续变化，而是以离散能级形式存在；二是量子隧穿效应——微观粒子能够穿透比自身能量更高的“势垒”。李晓鹏以“上台阶”比喻量子化：“经典物理中能量可连续增减，但量子世界中只能取特定值，如同只能跨完整台阶而非半阶。”

这些发现直接推动了超导量子比特的研发。作为量子计算机的基本单元，超导量子比特目前已在多个领域展现潜力。例如，中国科学院潘建伟团队研制的“祖冲之三号”量子计算机，集成105个量子比特，在特定计算任务中比超级计算机快15个数量级。上海交大助理研究员应江华强调：“量子计算的算力随比特数呈指数增长，但实验室成果要走向实用，必须解决工程化难题。”

此次授奖也引发了对诺贝尔奖评选标准的讨论。1999年，日本科学家中村泰信与华人学者蔡兆申曾合作实现首个超导量子比特，但未获诺奖认可。应江华分析，三位获奖者更侧重技术转化与应用：克拉克在超导电子学领域开发了高灵敏度磁通探测器；德沃雷特的研究将量子比特“寿命”从纳秒级提升至毫秒级，成为IBM、谷歌等量子处理器的基础；马丁尼斯则通过与谷歌合作，首次验证了50个以上量子比特的“量子优越性”，并推动技术商业化。

值得注意的是，2024年“墨子量子奖”曾授予克拉克、德沃雷特和中村泰信，以表彰他们在超导量子电路领域的贡献。此次诺奖仅前两位入选，反映出评选委员会对“从实验室到应用”全链条创新的重视。应江华认为：“诺贝尔奖开始关注那些将基础研究转化为实际技术的研究者，这或许预示着评奖标准的微妙变化。”