Macroscopic quantum tunneling and energy quantization: insights from the 2025 Nobel Prize in Physics
Year: 2025
Type: article
Abstract: 2025年诺贝尔物理学奖授予了三位美国物理学家约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷和约翰·M·马蒂尼斯，以表彰他们“在电路中实现宏观量子力学隧穿效应和能量量子化”. 在四十年前完成的一系列工作中，他们巧妙地利用了超导中的集体量子态，成功地让一个由数十亿电子组成的电路系统，作为一个宏观整体展现出纯粹的量子特性. 例如，他们证明了整个电路能够突破障碍进行隧穿，并且其能量是严格量子化的. 他们的实验证明，这种具有量子化能级的超导电路可以被精确控制，从而作为信息的承载单元——量子比特（Qubit）. 德沃雷和马蒂尼斯后来将这种电路发展成量子计算机的核心元件，为当前的超导量子计算技术路线奠定了基石. 三位获奖者的工作，相当于在实验室中成功制备了能展现量子行为的宏观系统，让“宏观量子相干性”成为了可测量、可利用的物理实体，让“薛定谔的猫态”不再只是思想实验. 他们的成果激励了全球科学家投入到利用宏观量子效应来开发新一代量子技术，包括更高精度的量子传感器和革命性的量子计算机. 这一发现不仅在物理学上打破了“量子效应仅限于微观”的传统观念，探索了量子效应产生的边界，更重要的是，它为人类利用宏观量子态提供了实验基础，开启了通往下一代量子科技时代的钥匙.
Authors: Xin Li, Zhang-Qi Yin
Institution: Beijing Institute of Technology
Language: English
Subfield: Artificial Intelligence
Field: Computer Science
Domain: Physical Sciences
Open Access status: bronze
OpenAlex ID: W4416440349