诺奖得主让我们“看见”量子 开创实验揭示宏观现象!在量子力学诞生百年之际,瑞典皇家科学院将2025年诺贝尔物理学奖授予约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷和约翰·M·马蒂尼斯三名量子物理学家。他们的开创性发现让我们能够“看见”曾只存在于微观领域的量子现象,也为新一代量子技术的发展奠定了基础。
量子力学以“怪诞”和“反直觉”的现象著称。例如,在日常生活中,当我们把球扔向墙壁时,每次都会反弹回来。然而在微观世界,单个粒子却会“穿墙而过”,这种现象被称为量子隧穿效应。上世纪80年代,这三位科学家在加利福尼亚大学伯克利分校进行了一系列实验。他们构建了一个包括两个超导体的电路,并用一层完全不导电的薄材料将这些超导体分开。实验中,他们展示了一种现象:超导体中的所有带电粒子可以表现出整齐划一的行为,就好像它们是充满整个电路的单个粒子一样。这个系统起初被“困在”一个没有电压但有电流流动的状态中,通过隧穿效应成功“逃离”零电压状态,并产生出可观测的电压。这意味着他们实现了宏观量子隧穿。实验还表明,该系统是量子化的,即只能吸收或释放特定能级的能量,与量子力学的预测相符。有物理学家认为,这次成果把原本的思想实验变成了可放在手掌中看得见的电路,虽然这个电路系统和一只猫还有很大差别,但在物理学家眼中它们在本质上很相似。
量子力学自1925年诞生以来,成为现代物理学的重要基础。本次诺奖成果也基于百年来相关领域科学家孜孜不倦的探索。1928年,物理学家乔治·伽莫夫通过对重原子核的α衰变进行理论分析,首次提出量子隧穿效应能够解释该衰变过程,从而奠定了隧穿理论在核物理中的应用基础。随后,物理学家开始研究多个粒子同时参与的隧穿现象,他们把目光投向了超导。许多著名科学家的名字出现在这条研究道路上。在超导材料中,电子可以形成“库珀对”。如果两个超导体之间用一层薄的绝缘层相隔连接,就会形成“约瑟夫森结”。今年获奖的三名量子物理学家正是在这些先行者的成果基础上,通过“约瑟夫森结”实验首次证实,当超导体中的“库珀对”集体呈现量子态时,整个电路能像单个粒子一样实现隧穿跃迁,打破了量子效应仅存在于微观世界中的传统认知。
10月7日,瑞典皇家科学院宣布将2025年诺贝尔物理学奖授予美国科学家约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷特和约翰·M·马丁尼斯,表彰他们在电路中发现宏观量子力学隧穿和能量量子化
2025-10-09 09:45:38两位诺奖得主曾获我国墨子量子奖10月7日,瑞典皇家科学院宣布将2025年诺贝尔物理学奖授予美国科学家约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷特和约翰·M·马丁尼斯,以表彰他们在电路中发现宏观量子力学隧穿和能量量子化
2025-10-08 07:58:16新诺奖得主曾多次来华参加学术活动