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0帧起手推导宏观量子隧穿 诺奖背后的科学豪赌

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2025-10-10 08:02:16  耿彪

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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