瑞典皇家科學院近日宣布，將2025年諾貝爾物理學獎授予三位美國科學家——約翰·克拉克、米歇爾·德沃雷特和約翰·馬丁尼斯，以表彰他們在量子力學領域的突破性發現：首次在電路中觀測到宏觀量子隧穿效應與能量量子化現象。這一成果為超導量子計算技術的發展奠定了重要基礎。

2025年恰逢量子力學理論體系創立100周年，聯合國將這一年定為“國際量子科技年”。在此背景下，諾貝爾物理學獎委員會的選擇引發了科學界的廣泛關注。復旦大學物理學系教授李曉鵬指出，三位科學家的研究揭示了經典電學與量子效應的邊界：“當超導器件縮小到特定尺度時，會表現出經典理論無法解釋的量子行為。”

1984至1985年間，克拉克團隊利用超導體構建的“約瑟夫森結”裝置開展實驗。這種由超導材料與非導電層組成的結構，使得科學家能夠精確控制電流特性。實驗中，他們首次觀測到兩個關鍵現象：一是能量量子化——能量不再連續變化，而是以離散能級形式存在；二是量子隧穿效應——微觀粒子能夠穿透比自身能量更高的“勢壘”。李曉鵬以“上臺階”比喻量子化：“經典物理中能量可連續增減，但量子世界中只能取特定值，如同只能跨完整臺階而非半階。”

這些發現直接推動了超導量子比特的研發。作為量子計算機的基本單元，超導量子比特目前已在多個領域展現潛力。例如，中國科學院潘建偉團隊研制的“祖沖之三號”量子計算機，集成105個量子比特，在特定計算任務中比超級計算機快15個數量級。上海交大助理研究員應江華強調：“量子計算的算力隨比特數呈指數增長，但實驗室成果要走向實用，必須解決工程化難題?！?/p>

此次授獎也引發了對諾貝爾獎評選標準的討論。1999年，日本科學家中村泰信與華人學者蔡兆申曾合作實現首個超導量子比特，但未獲諾獎認可。應江華分析，三位獲獎者更側重技術轉化與應用：克拉克在超導電子學領域開發了高靈敏度磁通探測器；德沃雷特的研究將量子比特“壽命”從納秒級提升至毫秒級，成為IBM、谷歌等量子處理器的基礎；馬丁尼斯則通過與谷歌合作，首次驗證了50個以上量子比特的“量子優越性”，并推動技術商業化。

值得注意的是，2021年“墨子量子獎”曾授予克拉克、德沃雷特和中村泰信，以表彰他們在超導量子電路領域的貢獻。此次諾獎僅前兩位入選，反映出評選委員會對“從實驗室到應用”全鏈條創新的重視。應江華認為：“諾貝爾獎開始關注那些將基礎研究轉化為實際技術的研究者，這或許預示著評獎標準的微妙變化?！?/p>