2025诺贝尔物理学奖揭晓：量子力学领域三科学家共享殊荣

2025年度诺贝尔物理学奖揭晓，全球科学界迎来又一重要时刻。当地时间10月7日，瑞典皇家科学院宣布将本年度诺贝尔物理学奖授予三位在量子力学领域作出杰出贡献的科学家：约翰·克拉克（John Clarke）、麦克·H·德沃雷特（Michel H. Devoret）和约翰·M·马蒂尼（John M. Martinis），以表彰他们“发现电路中的宏观量子力学隧穿和能量量化”。三位获奖者将共同分享1100万瑞典克朗（约合836万元人民币）的奖金。

获奖者背景简介

根据诺贝尔奖官网信息，三位获奖者均拥有卓越的学术背景：

• 约翰·克拉克：1942年出生于英国剑桥，1968年获得剑桥大学博士学位，现任美国加州大学伯克利分校教授。
• 麦克·H·德沃雷特：1953年出生于法国巴黎，1982年获得巴黎第十一大学博士学位，现任耶鲁大学和加州大学圣巴巴拉分校教授。
• 约翰·M·马蒂尼：1958年出生，1987年获得加州大学伯克利分校博士学位，现任加州大学圣巴巴拉分校教授。

突破性研究：宏观尺度下的量子现象

诺贝尔基金会发布的新闻稿详细阐述了三位科学家的突破性发现。物理学中一个长期存在的问题是：能够展现量子力学效应的系统的最大尺寸是多少？今年的获奖者通过芯片实验，在宏观尺度上展示了量子力学隧穿和量子化能级。

量子力学允许粒子通过“隧穿”过程直接穿过屏障，但通常涉及大量粒子时，量子效应会变得微不足道。然而，三位科学家的实验证明，量子力学性质可以在宏观尺度上得到具体体现。

实验细节与发现

1984年至1985年间，三位科学家使用由超导体构建的电子电路进行了一系列实验。超导体是可以无电阻导电的组件，电路中的超导组件被一层薄的非导电材料分隔开，形成“约瑟夫森结”。通过完善和测量电路的各种性质，他们能够控制和探索电流通过时产生的现象。

实验中，带电粒子在超导体中移动，共同构成了一个系统，其行为就像是一个填满整个电路的单一粒子。这个宏观的类粒子系统最初处于电流流动但没有电压的状态，就像被困在一个无法跨越的屏障后面。然而，系统通过隧穿设法逃离零电压状态，展现了其量子特性。系统状态的改变通过电压的出现被检测到。

此外，获奖者还能证明该系统按照量子力学预测的方式运行——它是量子化的，意味着它只吸收或发射特定数量的能量。

量子技术的未来展望

诺贝尔物理学委员会主席奥勒·埃里克松表示：“能够庆祝百年历史的量子力学不断带来新惊喜，这是很棒的。这也是极其有用的，因为量子力学是所有数字技术的基础。”

计算机微芯片中的晶体管就是我们身边成熟量子技术的一个例子。今年的诺贝尔物理学奖为开发下一代量子技术提供了机会，包括量子密码学、量子计算机和量子传感器。

三位科学家的研究不仅深化了我们对量子力学的理解，也为未来量子技术的发展奠定了坚实基础。