三名物理學家因量子突破榮獲 2025 年諾貝爾獎

瑞典皇家科學院宣布週二該獎項表彰了這三人“發現了電路中的宏觀量子力學隧道效應和能量量子化”。

他們在 20 世紀 80 年代的開創性工作表明，量子力學的奇異原理（通常只在原子和微小粒子中出現）在適當的條件下也適用於更大的人造系統。

量子效應對人類的影響

量子隧道效應是物理學中最奇怪的效應之一：它允許粒子滑過屏障，而根據經典邏輯，這些屏障本應阻止它們。克拉克、德沃雷特和馬蒂尼斯建造了一個冷卻到接近絕對零的超導電路，這種量子現象可以出現在可測量的人造系統中。

通過使用約瑟夫森結（兩個由薄絕緣體隔開的超導體），他們證明電流可以“隧道”穿過勢壘，從而揭示宏觀系統中明確的量子行為。更值得注意的是，正如理論預測的那樣，電路也僅吸收和釋放固定量或“量子”的能量。

諾貝爾物理學委員會主席奧勒·埃里克森 (Olle Eriksson) 在一份新聞聲明中表示：“能夠慶祝百年量子力學不斷帶來新驚喜的方式真是太棒了。它也非常有用，因為量子力學是所有數字技術的基礎。”

為量子未來奠定基礎

獲獎者的開創性實驗為超導量子電路鋪平了道路，如今超導量子電路已成為構建量子計算機、量子傳感器和安全量子通信系統的支柱。

量子計算機使用稱為量子位的單位，可以同時存在於多種狀態，使它們能夠比經典計算機更快地處理大量信息並解決某些問題。

當今領先的科技公司，包括谷歌和 IBM，都在建造世界上第一台實用量子計算機的競賽中使用超導量子位——克拉克、德沃雷特和馬蒂尼斯幫助發明的系統的直接後代。

除了計算之外，他們的發現還為開發下一代量子技術提供了機會，包括量子密碼學、量子計算機和量子傳感器。

“我生命中的驚喜”

出生於英國的加州大學伯克利分校教授約翰·克拉克在宣布這一消息後表示，他對這一榮譽“完全震驚”。

“當然，我從來沒有以任何方式想到這可能成為諾貝爾獎的基礎。溫和地說，這是我一生中的驚喜，”克拉克在電話中告訴諾貝爾新聞發布會。 “手機工作的根本原因之一就是所有這些工作。”

他還讚揚了他的共同獲獎者，說：“他們的貢獻是壓倒性的。”

法國出生的耶魯大學教授、谷歌量子人工智能首席科學家米歇爾·德沃雷（Michel Devoret）和谷歌量子人工智能實驗室前負責人約翰·馬蒂尼斯（John Martinis）在2019年聲稱實現了“量子霸權”，對於獲得諾貝爾獎同樣感到驚訝和高興。

為量子時代鋪平道路 

三人將平分 1100 萬瑞典克朗（約合 117 萬美元）的獎金。瑞典國王將於 12 月 10 日阿爾弗雷德·諾貝爾逝世週年紀念日在斯德哥爾摩舉行的儀式上贈送該作品。

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今年的諾貝爾獎標誌著一個轉折點——慶祝量子理論如何從抽象科學跨越到現實世界的技術，為當今和未來的計算革命奠定了基礎。