原本只存在于微觀世界的量子效應，如今被人類“放大”到了肉眼可見的尺度。今年的諾貝爾物理學獎，就頒給了三位在這個領域做出突破的科學家。

2025年諾貝爾物理學獎得主，左起：約翰·克拉克、米歇爾·H·德沃雷特和約翰·M·馬蒂尼斯。

瑞典皇家科學院宣布，2025年諾貝爾物理學獎授予約翰·克拉克、米歇爾·H·德沃雷特和約翰·M·馬丁尼斯，以表彰他們“發(fā)現(xiàn)電路中的宏觀量子力學隧穿和能量量化”。聽起來拗口，其實他們的研究揭示了一個令人震驚的事實：量子力學不僅屬于原子、電子這些“微觀小家伙”，也能在“大到能拿在手里的電路”中展現(xiàn)出奇特的行為。

這項工作最初源于對一個看似科幻的現(xiàn)象——量子隧穿的研究。按照常規(guī)物理，粒子遇到障礙，就像小球撞上墻，會被擋回來。但在量子世界，粒子也是“波”，像海浪拍打堤壩一樣，有一部分波可以穿過去。這就是量子隧穿，它讓粒子能穿越看似不可能通過的障礙。

此前，這種現(xiàn)象只在單個粒子身上被觀察到。三位科學家的貢獻，是把這種效應“集體化”，讓大量電子在一起展現(xiàn)出量子行為。

他們的關(guān)鍵實驗裝置，叫“約瑟夫森結(jié)”——把兩層超導體夾在一層極薄的絕緣層中。為了讓電子成群結(jié)隊，他們把材料冷到極低溫，讓電子兩兩“牽手”，形成所謂的庫珀對。成千上萬個庫珀對像光子一樣，可以同時占據(jù)同一個空間位置，變成不會損耗能量的“超流體”。

當他們向這個裝置中注入極微弱的電流時，電路兩端本來沒有任何電壓。但實驗重復多次后，科學家們發(fā)現(xiàn)有時會突然出現(xiàn)電壓信號，這說明電子集體完成了“穿墻”——在大尺度電路中，量子隧穿真的發(fā)生了。

更令人驚喜的是，當他們發(fā)射微波刺激時，這些電子群體會吸收固定能量，表現(xiàn)出離散的、量化的能級。這證明，即便是一個由無數(shù)電子組成的“大塊頭”系統(tǒng)，也能遵循量子力學的法則。

這項發(fā)現(xiàn)不僅改變了人類對量子世界的理解，也直接推動了量子計算的發(fā)展。如今許多量子芯片和超導量子計算機，正是基于這些“人造原子”原理構(gòu)建的。你手里的智能手機、電腦芯片，也在某種程度上受益于當年的基礎研究。

正如諾貝爾物理學獎委員會主席所說：“能夠慶祝百年量子力學不斷帶來新的驚喜，真是太棒了。它也非常有用，因為量子力學是所有數(shù)字技術(shù)的基礎?！?/span>

從單個粒子的量子跳躍，到手掌大小的量子電路，這場跨越時空的科學之旅，不僅是物理學的勝利，更是現(xiàn)代科技的基石。

量子力學的故事還遠未結(jié)束。這次諾貝爾獎提醒我們：最前沿的基礎研究，往往是未來科技的“種子”。