瑞典皇家科學院于近日宣布,將2025年諾貝爾物理學獎授予三位科學家——約翰·克拉克、米歇爾·H·德沃雷特和約翰·M·馬蒂尼斯,以表彰他們在量子力學領域取得的突破性成果。三位學者的研究聚焦于宏觀尺度下的量子效應,成功在電路系統中觀測到量子隧穿現象與能量量子化特征。
根據諾貝爾獎官方網站發布的說明,量子力學效應的驗證長期受限于系統尺寸的瓶頸。傳統認知認為,量子行為僅在微觀粒子層面顯著,而宏觀系統因環境干擾難以保持量子態。今年獲獎者通過創新實驗設計,在可操控的電路裝置中實現了量子隧穿效應的直接觀測,并首次在宏觀尺度驗證了能量離散化的量子特性。
研究團隊開發的電路系統兼具穩定性與可擴展性,其核心突破在于將量子效應從原子尺度延伸至毫米級器件。實驗數據顯示,特定條件下宏觀電路中的電子傳輸呈現顯著的量子隧穿特征,能量狀態呈現清晰的量子化分布。這一發現打破了量子效應與經典物理的尺度界限,為量子技術工程化應用奠定了理論基礎。
學術界指出,該成果對量子計算、量子通信及精密測量領域具有里程碑意義。基于宏觀量子系統的技術路線可顯著提升量子設備的操控精度與環境適應性,為構建實用化量子計算機提供新路徑。在量子密碼學領域,宏觀量子態的穩定傳輸有望提升信息加密的安全性;在量子傳感方面,高靈敏度量子器件可應用于引力波探測、生物分子成像等前沿領域。
諾貝爾物理學委員會在頒獎詞中強調,三位獲獎者的工作"重新定義了量子技術的物理邊界"。其研究不僅深化了人類對量子世界與經典世界過渡區的認知,更為跨尺度量子系統集成開辟了全新方向。隨著相關技術的持續發展,宏觀量子器件有望在五年內進入實際應用階段。











