瑞典皇家科學院10月7日宣布,三名科學家因在量子力學領域的貢獻獲2025年諾貝爾物理學獎。獲獎者為約翰·克拉克、米歇爾·H·德沃雷特和約翰·M·馬蒂尼斯,以表彰他們“發(fā)現(xiàn)電路中的宏觀量子力學隧道效應和能量量子化”。
三位科學家通過一系列實驗證明,量子世界的奇特特性可在宏觀系統(tǒng)中具象化。他們設計的超導電路系統(tǒng)能從一種狀態(tài)隧穿到另一種狀態(tài),仿佛直接穿過一堵墻。他們還證實,該系統(tǒng)會以特定大小的能量“劑量”吸收和釋放能量,與量子力學的預測完全一致。三位獲獎者將平分1100萬瑞典克朗(約合836萬元人民幣)獎金。
計算機微芯片中的晶體管是我們身邊成熟的量子技術的一個例子。今年的諾貝爾物理學獎為開發(fā)下一代量子技術提供了機遇,包括量子密碼學、量子計算機和量子傳感器。諾貝爾物理學獎委員會主席奧勒·埃里克森表示,能夠慶祝百年量子力學不斷帶來新的驚喜,真是太棒了。量子力學是所有數(shù)字技術的基礎。
上海交通大學李政道研究所助理研究員應江華表示,量子計算被視為未來科技革命的核心領域之一,三位獲獎者的貢獻堪稱超導量子計算領域發(fā)展的重要開端。
克拉克于1968年在英國劍橋大學獲得博士學位后移居美國,并在美國加利福尼亞大學伯克利分校組建了自己的研究團隊,專注于利用超導體和“約瑟夫森結”探索各類物理現(xiàn)象。20世紀80年代中期,德沃雷特在法國巴黎獲得博士學位后,以博士后身份加入克拉克的研究團隊。當時,博士生馬蒂尼斯也在該團隊中。三人共同承擔起“證明宏觀量子隧穿效應”的挑戰(zhàn)。
量子力學描述的是單粒子尺度下顯著的特性,而宏觀現(xiàn)象由大量粒子構成,不會表現(xiàn)出任何量子力學效應。今年諾貝爾物理學獎表彰的實驗證明了隧穿效應可在包含大量粒子的宏觀尺度上被觀測到。1984年至1985年,克拉克、德沃雷特和馬蒂尼斯在加利福尼亞大學伯克利分校開展了一系列實驗。他們搭建了包含兩個超導體的電路,并用一層完全不導電的薄材料將兩個超導體隔開。他們成功優(yōu)化了電路并測量了其所有特性,從而深入理解了電路的工作原理。
10月7日,瑞典皇家科學院宣布將2025年諾貝爾物理學獎授予美國科學家約翰·克拉克、米歇爾·H·德沃雷特和約翰·M·馬丁尼斯,表彰他們在電路中發(fā)現(xiàn)宏觀量子力學隧穿和能量量子化
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