量子隧穿现象的本质 - 量子力学描述的是在单个粒子尺度上显现的微观物理特性，与宏观现象形成对比 [1] - 在微观世界中，单个粒子能够直接穿过类似墙的障碍，出现在另一侧，这种现象被称为量子隧穿 [1] - 宏观物体由天文数字的分子组成，不会表现出量子力学效应 [1] 宏观量子隧穿的实验证明 - 1984年和1985年，约翰·克拉克、米歇尔·德沃雷和约翰·马蒂尼斯三位科学家构建了一个包含两个超导体的电路 [1] - 实验证明了超导体中的所有带电粒子可以协同运动，表现得像一个单一粒子，充满整个电路 [1] - 该系统通过量子隧穿效应，在宏观尺度上展现出了量子特性 [1] - 实验装置承载于尺寸约为一厘米的芯片上，将量子效应从微观尺度推进到了宏观尺度 [3] 超导体与库珀对的作用 - 在极低温下，材料中的电子会两两结合成对，形成库珀对，此时材料变为超导体 [2] - 库珀对形成后，电子部分个体性消失，所有库珀对可被描述为一个统一的量子力学系统 [2] - 实验在一个包含数十亿个库珀对的宏观量子系统中观测到了量子现象 [3] 实验的深远影响 - 该系列实验表明，大量粒子可以共同表现出量子力学所预测的行为，这与薛定谔之猫在本质上是类似的 [4] - 这些研究不仅深化了人们对物理世界的理解，也为发展新一代量子技术开辟了新路径 [4] - 所开辟的技术领域包括量子加密、量子计算和量子传感等 [4]