量子力学百年之际诺奖揭晓：三位科学家成果推开量子计算全新大门

2025年10月7日，诺贝尔物理学奖揭晓，三位来自美国的科学家——加州大学伯克利分校的约翰·克拉克、耶鲁大学的米歇尔·H·德沃雷特以及加州大学圣巴巴拉分校的约翰·M·马蒂尼斯，因“在电路中揭示宏观量子力学隧穿与能量量子化现象”而共同获奖。这一成果不仅深化了人类对量子世界的理解，更为量子计算这一前沿领域的发展奠定了基础。

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今年恰逢量子力学奠基人海森堡提出矩阵力学100周年，联合国将2025年定为国际量子科学技术年。在此背景下，学界普遍预测诺贝尔物理学奖将聚焦量子领域。最终，三位科学家的研究因突破性地将量子效应从微观尺度扩展至宏观电路而获此殊荣。

复旦大学物理学系教授李晓鹏解释，传统电学研究电流、电压等宏观物理量的关系，而量子力学聚焦于单个粒子的微观行为。例如，量子隧穿效应描述粒子能“穿越”障碍物的现象，这与宏观物体遇阻反弹的特性截然不同。三位科学家的实验首次在毫米级电路中观察到这一效应，并通过超导电路实现了能量的量子化吸收与发射。

1984年至1985年，克拉克团队在加州大学伯克利分校开展了一系列关键实验。他们利用超导体（无电阻导电材料）构建电路，发现系统能通过隧穿逃离零电压状态并产生电压，从而证明其量子特性。湖南师范大学超导量子器件专家彭智慧指出，这一研究为超导量子比特的出现奠定了基础，是量子计算领域的先驱性工作。

复旦大学物理系教授黄吉平比喻，三位科学家的工作如同将“幽灵般”的量子行为从原子世界“放大”到肉眼可见的尺度。他们通过特殊设计的超导电路，首次在宏观系统中清晰观测到“能量台阶”（能量量子化）和“隔空穿越”效应。这一突破不仅震撼了物理学界，更直接推动了量子计算机的研发。

量子计算的核心是超导电路，其关键元件包括LC振荡回路和约瑟夫森结。彭智慧介绍，除量子计算外，该技术还可应用于量子传感领域，例如探测传统手段难以捕捉的微波光子，或用于量子增强雷达、暗物质候选粒子（如轴子、暗光子）探测等前沿方向。

上海交通大学李政道研究所助理研究员应江华认为，今年的诺奖不仅奖励了科学发现，更间接肯定了其工程化与应用潜力。例如，马蒂尼斯在谷歌期间证明了量子计算的优越性，被视为“量子计算的开端”；德沃雷特则创立了超导量子计算创业公司。他们的研究证实，宏观电路可作为操控量子效应的稳定载体，为工程师提供了运用微电子技术设计量子设备的新路径。

量子计算已成为全球技术竞争的焦点。李晓鹏指出，中国在该领域与美国旗鼓相当，但在基础研究和人才储备上仍有差距。目前，中国科学院物理研究所、南京大学、浙江大学等机构处于国际先进水平，其中朱晓波团队在超导量子计算实验方面与谷歌团队竞争激烈。