0帧起手推导宏观量子隧穿 诺奖背后的科学豪赌!2025年诺贝尔物理学奖揭晓时,整个科学界都在关注“宏观量子隧穿”这一概念。三位得主通过巴掌大的超导电路,让数十亿电子集体展示了“穿墙术”,不仅将薛定谔的猫从思想实验变为现实,还为量子计算机的发展铺平了道路。令人惊讶的是,其中两位科学家在四年前就获得了中国的“墨子量子奖”。这表明中国民间资本早在西方实验室验证理论之前,就已经押注于未来。
“薛定谔的猫”曾被视为量子力学中的悖论,但20世纪70年代,安东尼·莱格特提出了质疑:为什么宏观物体不能既生又死?他专注于超导电路,认为零电阻特性可能使量子态在宏观尺度上存在。他预言的“宏观量子隧穿”成为物理学界的焦点,谁能证明它,谁就能打破微观与宏观的界限。
1984年,加州大学伯克利分校的约翰·克拉克带领研究生约翰·马丁尼斯和法国博士后米歇尔·德沃雷,用约瑟夫森结进行实验。当电流流过时,电子像幽灵一样穿过绝缘层,能量释放呈现台阶状,这是能级量子化的现象。诺奖委员会主席奥勒·埃里克松表示,这就像一群人排着队穿墙而过,且步伐一致。实验数据显示,系统行为完全符合量子隧穿的理论曲线,数十亿电子组成的“宏观粒子”遵循量子法则。
实验过程中,克拉克团队面临与噪声的斗争。他们发明了一套铜粉微波滤波器,将特定频率的噪声衰减到近乎为零,相当于给电路穿上“量子防弹衣”。此外,他们还使用共振激活技术,原位测出关键参数,使实验结果直接与理论吻合。这种严谨的态度让质疑者无话可说。此前30年间,许多实验室声称观测到宏观量子效应,但数据模糊被斥为热激活假象。而克拉克团队的数据点则精确地落在理论曲线上,证明了他们的成果。
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