諾貝爾物理學獎授予三位科學家——發現了大尺度下神奇的量子效應

2025年諾貝爾物理學獎授予美國加州大學伯克利分校的約翰·克拉克（John Clarke）、耶魯大學及加州大學圣塔芭芭拉分校的米歇爾·H·德沃雷（Michel H. Devoret）以及加州大學圣塔芭芭拉分校的約翰·M·馬蒂尼斯（John M. Martinis）。
他們因“在電路中發現宏觀量子力學隧穿與能量量子化”而獲獎。

瑞典皇家科學院將于10月10日（星期二）在斯德哥爾摩宣布了這一消息。這是自1901年第一個物理獎至今的第119屆諾貝爾物理學獎，獎金為1100萬瑞典克朗（約合120萬美元）。諾貝爾物理學獎通常每年頒獎一次。但在歷史上有 少數年份沒有頒發諾貝爾獎（主要是第一次和第二次世界大戰期間）。

具體未頒發的年份的物理學獎有：

• 1916年（第一次世界大戰）
• 1931年（無合適獲獎者）
• 1934年（無合適獲獎者）
• 1940年、1941年、1942年（第二次世界大戰）

這項研究首次在可用手掌大小的電路系統中觀測到量子力學效應，使量子物理從微觀世界延伸到了肉眼可觸及的尺度。

克拉克表示：“坦率地說，這完全是我一生中最意外的驚喜。我從沒想過自己的研究會成為諾貝爾獎的基礎。”
他補充說，這一發現支撐了許多現代微芯片技術，并正在推動量子計算的發展。

三位科學家通過實驗證明，電子在超導電路中可以像單個量子粒子那樣，發生隧穿效應并展現出離散的能級結構。

這種實驗結構被稱為約瑟夫森結（Josephson Junction），它由兩層超導體與中間一層極薄的絕緣體組成。當研究者向其中注入微弱電流時，他們發現電子能夠“穿透”原本無法逾越的能量屏障——這正是量子隧穿的體現。

研究團隊進一步發現，當電子在極低溫下結合成所謂的“庫珀對”（Cooper pairs）后，它們能夠像光子那樣同時占據同一空間位置，形成超流體，從而實現零能量損耗的電流傳輸。

通過向系統發射微波，科學家們測得這些宏觀電子體系的能量依然是量子化的——說明它們盡管在宏觀尺度下運作，卻依舊遵循量子規則。

這一發現被認為是量子物理的一個重大突破，為“人工原子”的研究和量子技術的發展奠定了基礎。

瑞典皇家科學院物理學委員會主席奧勒·埃里克森（Olle Eriksson）在聲明中表示：
“令人驚嘆的是，百年歷史的量子力學仍不斷帶來新驚喜。更重要的是，它依然極具實用價值——畢竟量子力學是所有數字科技的基石。”