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2025年諾貝爾物理學(xué)獎于北京時間10月7日公布，獲獎?wù)邽榧又荽髮W(xué)伯克利分校教授約翰·克拉克(John Clarke)、耶魯大學(xué)教授米歇爾·H.德沃雷特(Michel H. Devoret)和加州大學(xué)圣巴巴拉分校教授約翰·M. 馬蒂尼斯(John M. Martinis)。

他們發(fā)現(xiàn)了宏觀量子力學(xué)隧穿效應(yīng)并證實(shí)了電路中的能量量子化現(xiàn)象。(The discovery of macroscopic quantum mechanical tunnelling and energy quantisation in an electric circuit)

量子隧穿效應(yīng)指的是微觀粒子能夠在一定概率下穿過能量壁壘，但是一旦有大量粒子參與，該效應(yīng)則難以實(shí)現(xiàn)。而本次諾貝爾物理學(xué)獎則首次證實(shí)了在宏觀尺度下的量子隧穿效應(yīng)。

隧穿效應(yīng)

對于宏觀維度下量子隧穿效應(yīng)的驗(yàn)證基于一種特殊的器件——約瑟夫森結(jié)(Josephson junction)。獲得1973年諾貝爾物理學(xué)獎的研究者布賴恩·約瑟夫森（Brian Josephson），在1962年預(yù)測成對電子的“庫珀對”能夠在無電阻的條件下隧穿絕緣勢壁，從而在兩個超導(dǎo)體之間的隧道勢壘上產(chǎn)生零電壓電流。（約瑟夫森結(jié)通常由兩個被絕緣隧道勢壘隔開的超導(dǎo)電極構(gòu)成）

約瑟夫森結(jié)

1969年，約翰·克拉克加入美國加州大學(xué)伯克利分校，隨后與約翰·M. 馬蒂尼斯和米歇爾·H.德沃雷特開始了一系列針對超導(dǎo)體和約瑟夫森結(jié)的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建了基于約瑟夫森結(jié)理論的實(shí)驗(yàn)電路，發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體中的帶電粒子呈現(xiàn)出集體性的行為，證實(shí)了宏觀量子隧穿的存在，隨后還通過微波譜學(xué)技術(shù)觀測到其中宏觀量子系統(tǒng)的能量量子化。

該重大突破意味對量子力學(xué)的實(shí)踐研究從微觀尺度拓展至人類可以設(shè)計(jì)和操控的宏觀電路層面，對未來超導(dǎo)量子比特的發(fā)展以及提高量子計(jì)算的優(yōu)越性奠定了基礎(chǔ)。

韞茂科技在此致敬所有科學(xué)家們堅(jiān)持不懈的探索與創(chuàng)新精神，我們將吸收轉(zhuǎn)化先進(jìn)科研成果，致力于前沿領(lǐng)域的高端設(shè)備研制，用更專業(yè)、前沿的技術(shù)解決方案為各類新興行業(yè)賦能。

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