2025年诺贝尔物理学奖于北京时间10月7日公布，获奖者为加州大学伯克利分校教授约翰·克拉克(John Clarke)、耶鲁大学教授米歇尔·H.德沃雷特(Michel H. Devoret)和加州大学圣巴巴拉分校教授约翰·M. 马蒂尼斯(John M. Martinis)。

他们发现了宏观量子力学隧穿效应并证实了电路中的能量量子化现象。(The discovery of macroscopic quantum mechanical tunnelling and energy quantisation in an electric circuit)

量子隧穿效应指的是微观粒子能够在一定概率下穿过能量壁垒，但是一旦有大量粒子参与，该效应则难以实现。而本次诺贝尔物理学奖则首次证实了在宏观尺度下的量子隧穿效应。

隧穿效应

对于宏观维度下量子隧穿效应的验证基于一种特殊的器件——约瑟夫森结(Josephson junction)。获得1973年诺贝尔物理学奖的研究者布赖恩·约瑟夫森（Brian Josephson），在1962年预测成对电子的“库珀对”能够在无电阻的条件下隧穿绝缘势壁，从而在两个超导体之间的隧道势垒上产生零电压电流。（约瑟夫森结通常由两个被绝缘隧道势垒隔开的超导电极构成）

约瑟夫森结

1969年，约翰·克拉克加入美国加州大学伯克利分校，随后与约翰·M. 马蒂尼斯和米歇尔·H.德沃雷特开始了一系列针对超导体和约瑟夫森结的开创性实验，构建了基于约瑟夫森结理论的实验电路，发现了超导体中的带电粒子呈现出集体性的行为，证实了宏观量子隧穿的存在，随后还通过微波谱学技术观测到其中宏观量子系统的能量量子化。

该重大突破意味对量子力学的实践研究从微观尺度拓展至人类可以设计和操控的宏观电路层面，对未来超导量子比特的发展以及提高量子计算的优越性奠定了基础。

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