2025年10月7日，諾貝爾物理學獎揭曉，三位來自美國的科學家——加州大學伯克利分校的約翰·克拉克、耶魯大學的米歇爾·H·德沃雷特以及加州大學圣巴巴拉分校的約翰·M·馬蒂尼斯，因“在電路中揭示宏觀量子力學隧穿與能量量子化現(xiàn)象”而共同獲獎。這一成果不僅深化了人類對量子世界的理解，更為量子計算這一前沿領域的發(fā)展奠定了基礎。

今年恰逢量子力學奠基人海森堡提出矩陣力學100周年，聯(lián)合國將2025年定為國際量子科學技術(shù)年。在此背景下，學界普遍預測諾貝爾物理學獎將聚焦量子領域。最終，三位科學家的研究因突破性地將量子效應從微觀尺度擴展至宏觀電路而獲此殊榮。

復旦大學物理學系教授李曉鵬解釋，傳統(tǒng)電學研究電流、電壓等宏觀物理量的關系，而量子力學聚焦于單個粒子的微觀行為。例如，量子隧穿效應描述粒子能“穿越”障礙物的現(xiàn)象，這與宏觀物體遇阻反彈的特性截然不同。三位科學家的實驗首次在毫米級電路中觀察到這一效應，并通過超導電路實現(xiàn)了能量的量子化吸收與發(fā)射。

1984年至1985年，克拉克團隊在加州大學伯克利分校開展了一系列關鍵實驗。他們利用超導體（無電阻導電材料）構(gòu)建電路，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)能通過隧穿逃離零電壓狀態(tài)并產(chǎn)生電壓，從而證明其量子特性。湖南師范大學超導量子器件專家彭智慧指出，這一研究為超導量子比特的出現(xiàn)奠定了基礎，是量子計算領域的先驅(qū)性工作。

復旦大學物理系教授黃吉平比喻，三位科學家的工作如同將“幽靈般”的量子行為從原子世界“放大”到肉眼可見的尺度。他們通過特殊設計的超導電路，首次在宏觀系統(tǒng)中清晰觀測到“能量臺階”（能量量子化）和“隔空穿越”效應。這一突破不僅震撼了物理學界，更直接推動了量子計算機的研發(fā)。

量子計算的核心是超導電路，其關鍵元件包括LC振蕩回路和約瑟夫森結(jié)。彭智慧介紹，除量子計算外，該技術(shù)還可應用于量子傳感領域，例如探測傳統(tǒng)手段難以捕捉的微波光子，或用于量子增強雷達、暗物質(zhì)候選粒子（如軸子、暗光子）探測等前沿方向。

上海交通大學李政道研究所助理研究員應江華認為，今年的諾獎不僅獎勵了科學發(fā)現(xiàn)，更間接肯定了其工程化與應用潛力。例如，馬蒂尼斯在谷歌期間證明了量子計算的優(yōu)越性，被視為“量子計算的開端”；德沃雷特則創(chuàng)立了超導量子計算創(chuàng)業(yè)公司。他們的研究證實，宏觀電路可作為操控量子效應的穩(wěn)定載體，為工程師提供了運用微電子技術(shù)設計量子設備的新路徑。

量子計算已成為全球技術(shù)競爭的焦點。李曉鵬指出，中國在該領域與美國旗鼓相當，但在基礎研究和人才儲備上仍有差距。目前，中國科學院物理研究所、南京大學、浙江大學等機構(gòu)處于國際先進水平，其中朱曉波團隊在超導量子計算實驗方面與谷歌團隊競爭激烈。