宏观量子力学隧穿效应
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别整天喊科学没突破了,今年诺奖全是高手
虎嗅APP· 2025-10-10 17:44
诺贝尔奖获奖情况概述 - 2025年诺贝尔奖在国庆中秋假期期间陆续公布,除和平奖外其他奖项已全部揭晓[5][6][7] - 日本在25年内已拿下22个诺奖,距离其50年内获30个诺奖的目标接近[9] - 谷歌在两年内已有5名科学家获得3个诺贝尔奖,历史上仅贝尔实验室和IBM等少数企业超过此成就[9] 生理学或医学奖 - 获奖者为美国科学家玛丽·布伦科、弗雷德·拉姆斯德尔和日本科学家坂口志文,获奖原因是外周免疫耐受机制的开创性发现[12] - 坂口志文于1995年发现调节性T细胞,该细胞能监督并阻止其他免疫细胞误伤人体正常细胞[14] - 玛丽·布伦科和弗雷德·拉姆斯德尔团队后续发现了调节性T细胞的总开关Foxp3基因[14] - 该发现已在医学上取得实际应用,如通过提升调节性T细胞治疗免疫缺陷综合征,以及在癌症治疗中设法抑制肿瘤附近的调节性T细胞以使免疫系统全力攻击癌细胞[16] 化学奖 - 获奖者为日本京都大学的北川进、澳大利亚墨尔本大学的理查德·罗布森及美国加州大学伯克利分校的奥马尔·亚吉,获奖原因是发展了金属有机框架,开创了分子建筑学[18] - 金属有机框架是在分子尺度上构建结构,理查德·罗布森于1974年提出利用分子间吸引力搭建结构的构想,并在10多年后实现[19][21] - 北川进于1997年研制出"舌槽式"结构,可在室温下可逆地吸收和释放甲烷、氮气和氧气,使材料具备商用潜力[24][25] - 奥马尔·亚吉研发的MOF-5材料耐高温且具有极大的内部比表面积,几克MOF-5粉末的内部孔隙展开面积可媲美一个标准足球场,其气体吸附能力超越当时大部分材料[25] - 该领域已吸引大量投资,新材料正逐步推广至日常生活,例如用于在干旱地区捕获水蒸气生产饮用水,以及直接捕捉空气中的二氧化碳以促进碳中和[26][27][28] 物理学奖 - 获奖者为约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷和约翰·M·马蒂尼斯,获奖原因是在电路中实现宏观量子力学隧穿效应和能量量子化方面的贡献[31] - 他们通过1984-1985年的一系列实验证明,在合适条件下宏观系统也能发生量子隧穿现象,即粒子可穿过势垒[33][35] - 实验证实宏观系统可拥有量子力学特性,约翰·马蒂尼斯将具有量子化能级的超导电路用作信息单元,即量子比特,从而衍生出量子芯片和量子计算机[37] - 该发现为未来量子传感、量子计算等技术发展提供了基础[38] 奖项趋势与意义 - 相比于2024年多个奖项涉及人工智能,2025年诺贝尔奖全面回归基础科学,显得更为纯粹[39] - 奖项更多反映过去技术突破的积累,而非当下科技实力的直接体现,科学家们数十年如一日的专注是推动人类社会进步的重要力量[11][40][41]
别整天喊科学没突破了,今年诺奖全是高手
虎嗅· 2025-10-10 07:44
诺贝尔奖获奖情况概述 - 2025年诺贝尔奖(除和平奖外)已在国庆中秋假期期间公布 [1][2][3] - 日本在25年内获得第22个诺贝尔奖,距离其50年拿30个奖的目标进展迅速 [6] - 谷歌在两年内有5名科学家获得3个诺贝尔奖,在企业获奖历史上仅次于贝尔实验室和IBM [7] 生理学或医学奖 - 获奖者为美国科学家玛丽·布伦科、弗雷德·拉姆斯德尔和日本科学家坂口志文,获奖原因是关于外周免疫耐受机制的开创性发现 [9] - 坂口志文于1995年发现“调节性T细胞”,该细胞负责监督免疫细胞,防止误伤正常细胞 [12] - 玛丽·布伦科和弗雷德·拉姆斯德尔的团队找到了调节性T细胞的总开关Foxp3基因 [13] - 该发现已应用于医学领域,如通过提升调节性T细胞治疗免疫缺陷综合征,以及在癌症治疗中管理肿瘤附近的调节性T细胞 [16] 化学奖 - 获奖者为日本京都大学的北川进、澳大利亚墨尔本大学的理查德·罗布森和美国加州大学伯克利分校的奥马尔·亚吉,获奖原因是发展金属有机框架并开创分子建筑学 [18] - 金属有机框架是在分子尺度上构建结构,类似于土木工程 [20] - 北川进于1997年研制出“舌槽式”结构,可在室温下可逆地吸收和释放甲烷、氮气和氧气,使材料具备商用潜力 [26] - 奥马尔·亚吉研发的MOF-5材料耐高温且具有极大的内部比表面积,几克粉末的孔隙面积可媲美一个标准足球场,其气体吸附能力超越当时大部分材料 [28] - 该领域已吸引大量投资,新材料正逐步推广至日常生活,例如用于沙漠地区集水、捕获二氧化碳以促进碳中和等 [30][32][33] 物理学奖 - 获奖者为约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷和约翰·M·马蒂尼斯,获奖原因是在电路中实现宏观量子力学隧穿效应和能量量子化 [35] - 他们的实验证明在合适条件下,宏观系统也能发生量子隧穿等量子现象,颠覆了量子效应仅存在于微观尺度的传统认知 [37][41][44] - 基于此研究,约翰·马蒂尼斯将具有量子化能级的超导电路用作信息单元(量子比特),进而衍生出量子芯片和量子计算机 [46] - 该技术为未来的量子传感、量子计算等领域奠定了基础 [47] 行业影响与趋势 - 2025年诺贝尔奖全面回归基础科学,相较于去年与人工智能的关联,显得更为纯粹 [50] - 科学家们的研究成果,如金属有机框架在环保领域的应用、量子技术的突破,被视为推动人类社会进步的共同智慧结晶 [52][53]
2025年诺贝尔化学奖揭晓!三位科学家因对金属有机框架的发展获奖
生物世界· 2025-10-08 17:52
2025年诺贝尔化学奖获奖情况 - 2025年诺贝尔化学奖授予Susumu Kitagawa、Richard Robson和Omar Yaghi [4] - 2025年诺贝尔奖三项科学奖已全部揭晓 其中生理学或医学奖授予Mary Brunkow、Fred Ramsdell和坂口志文 表彰其在外周免疫耐受领域的发现 [6] - 2025年诺贝尔物理学奖授予John Clarke、Michel Devoret和John Martinis 表彰其发现宏观量子力学隧穿效应以及电路中的能量量子化现象 [6] 诺贝尔化学奖历史概况 - 自1901年以来诺贝尔化学奖共颁发116次 [3] - 首位诺贝尔化学奖获得者是荷兰化学家Jacobus van 't Hoff 获奖原因为发现溶液中的化学动力学法则和渗透压规律 [3] - 最年长化学奖得主为John Goodenough 2019年因锂电池研究获奖时97岁 [3] - 最年轻化学奖得主为Frédéric Joliot 1935年因合成新放射性元素获奖时35岁 [3] 改变人类生活的化学奖成就 - Dorothy Crowfoot Hodgkin于1964年因绘制分子结构图获奖 其绘制的青霉素分子结构图使药物更易生产 [11] - Melvin Calvin于1961年因揭示二氧化碳同化过程获奖 阐明了植物将二氧化碳转化为碳水化合物的反应链 [11] - Frances Arnold于2018年因酶的定向进化获奖 该成果应用于更环保的化学物质制造 [12] 近十年诺贝尔化学奖获奖者及成就 - 2024年获奖者David Baker因计算蛋白质设计获奖 Demis Hassabis和John Jumper因蛋白质结构预测获奖 [16] - 2023年获奖者Moungi G Bawendi、Louis E Brus和Aleksey Yekimov因发现和合成量子点获奖 [17] - 2021年获奖者Benjamin List和David W C MacMillan因发展不对称有机催化获奖 [20] - 2020年获奖者Emmanuelle Charpentier和Jennifer A Doudna因开发基因组编辑方法获奖 [23] - 2019年获奖者John B Goodenough、M Stanley Whittingham和吉野彰因开发锂离子电池获奖 [26] - 2018年获奖者Frances H Arnold、George P Smith和Sir Gregory P Winter因酶的定向演化及噬菌体展示技术获奖 [28] - 2016年获奖者Jean-Pierre Sauvage、Sir J Fraser Stoddart和Bernard L Feringa因分子机器的设计和合成获奖 [31] 21世纪诺贝尔化学奖的学科交叉趋势 - 21世纪以来诺贝尔化学奖相当大部分颁发给生物学家 体现生物学与化学的深度融合 [32] - 相关案例包括2003年颁奖给细胞膜离子通道研究 2006年颁奖给真核转录分子机制研究 2009年颁奖给核糖体结构与功能研究 [32] - 2012年颁奖给G蛋白偶联受体研究 2015年颁奖给DNA修复细胞机制研究 2018年与2020年分别涉及酶定向演化和CRISPR基因编辑技术 [32][34]
唠科|让量子现象“肉眼可见”——2025年诺贝尔物理学奖成果解读
新华社· 2025-10-08 16:30
获奖者与获奖成果 - 2025年诺贝尔物理学奖授予三位物理学家:约翰·克拉克(1942年出生于英国,美国加利福尼亚大学伯克利分校教授)、米歇尔·H·德沃雷(1953年出生于法国,美国耶鲁大学和加利福尼亚大学圣巴巴拉分校教授)以及约翰·M·马蒂尼斯(出生于1958年,美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校教授)[8][10][11] - 获奖成果为在宏观尺度上演示量子力学隧穿效应和能量量子化的开创性实验[14] 实验核心内容 - 上世纪80年代,三位获奖科学家在加州大学伯克利分校构建了一个包含两个超导体、中间由极薄绝缘材料隔开的电路,该芯片尺寸约为1厘米[22][24] - 实验中,超导体中数十亿库珀对的集体行为表现出如同单个粒子一样的统一性,其状态由一个共享的波函数描述[24][25][26] - 该系统初始处于零电压但有电流的状态,随后通过宏观量子隧穿效应,成功“逃离”零电压状态,产生可观测的宏观电压,实现了从微观到宏观的量子现象展示[27][29][30] - 实验同时证实该系统是量子化的,即只能吸收或释放特定能级的能量,与量子力学预测相符[30][32] 成果意义与影响 - 评奖委员会指出,该成果为开发下一代量子技术提供了机遇,包括量子密码学、量子计算机和量子传感器[14] - 该实验将量子力学效应从微观尺度拓展到了宏观尺度,使量子现象变得“肉眼可见”[15][16][24] - 诺贝尔物理学委员会成员埃娃·奥尔松表示,该成就打开了“通向另一个世界”的大门,使人们能够在更大尺度上研究量子力学世界[33]
60秒!诺贝尔奖评委让你听懂:今年的物理学奖有多牛
新华社· 2025-10-08 13:26
获奖者与获奖原因 - 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·马蒂尼斯三位量子物理学家 [2] - 获奖原因为表彰他们在电路中实现宏观量子力学隧穿效应和能量量子化方面的贡献 [2] 获奖成就的意义 - 该获奖成就打开了一扇门,使人们能够在更大尺度上研究量子力学世界 [2] - 诺贝尔物理学委员会成员埃娃·奥尔松用"小球穿墙"的绝妙比喻来解释该成就的重要意义 [2] 颁奖背景 - 颁奖年份2025年恰逢量子力学诞生百年,但瑞典皇家科学院在评审时并未意识到这一巧合,直到颁奖前才发觉 [2]
谈美政府大幅削减科研预算等措施,诺奖得主克拉克:是“极其严重”的问题
环球网· 2025-10-08 11:13
诺贝尔物理学奖获奖情况 - 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 [3] - 获奖原因为表彰在电路中实现宏观量子力学隧穿效应和能量量子化方面的贡献 [3] - 三位获奖者均为美国高校研究人员 [3] 获奖者评论 - 获奖者约翰·克拉克对获奖表示感到震惊并称从未想过会发生这样的事情 [3] - 克拉克批评特朗普政府大幅削减科研预算是一个极其严重的问题 [1][3] - 克拉克警告称预算削减将使美国大量科学研究工作陷入瘫痪并认识一些研究人员在经费方面受到严重打击 [3] - 克拉克进一步警告如果预算削减情况持续下去后果将是灾难性的 [4] 政策背景与行业反应 - 特朗普政府在执政数月内采取大幅削减科研经费并向顶尖高校施压等措施 [4] - 相关政策在美国国内引发强烈不满 [4] - 美国国家卫生研究院多名职员于今年6月发表联名信批评特朗普政府大幅削减科研资金 [4] - 联名信批评相关政策将科学研究政治化并浪费公共资源 [4]
谈美政府大幅削减科研预算等措施,诺贝尔物理学奖得主克拉克:是“极其严重”的问题
环球网· 2025-10-08 10:56
诺贝尔物理学奖与科研贡献 - 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 [3] - 获奖原因为在电路中实现宏观量子力学隧穿效应和能量量子化方面的贡献 [3] - 三位获奖者均为美国高校研究人员 [3] 获奖者观点与反应 - 获奖者约翰·克拉克对获奖表示"感到震惊"并称"我这一生从来没想过会发生这样的事情" [3] - 克拉克批评特朗普政府大幅削减科研预算等措施是一个"极其严重"的问题 [1][3] - 克拉克警告称预算削减将使美国大量科学研究工作陷入瘫痪并认识一些研究人员在经费方面受到严重打击 [3] 政策影响与行业反应 - 克拉克警告称如果预算削减情况持续下去后果将是灾难性的 [4] - 特朗普政府在执政数月内采取大幅削减科研经费、向顶尖高校施压等措施在美国国内引发强烈不满 [4] - 今年6月美国国家卫生研究院多名职员发表联名信批评特朗普政府大幅削减科研资金称相关政策将科学研究政治化并"浪费公共资源" [4]
专家解读诺贝尔物理学奖:三位获奖人为超导量子计算奠基
新京报· 2025-10-07 22:50
获奖成果与核心贡献 - 2025年诺贝尔物理学奖授予美国科学家John Clarke、Michel H Devoret和John M Martinis,表彰他们发现了电路中的宏观量子力学隧穿效应和能量量子化 [1] - 三位获奖人的奠基性工作为超导量子计算奠定了基础,他们于1985年首次在宏观可控系统中观测到量子效应,将量子器件从微观尺度突破到宏观尺度 [2][3] - 获奖成果证明了量子力学的波动行为可通过超导等宏观量子态出现在宏观系统中,具有重要的基础科学意义 [4] 超导量子计算技术特点 - 超导量子计算是宏观量子态,其量子比特器件(超导约瑟夫森结)是肉眼可见的宏观器件,在极低温(比绝对零度高0.01℃)下展示出量子化能级和叠加等量子效应 [1][2] - 与经典计算比特只能处于0或1状态不同,量子比特是0和1的叠加态,带来了超强的并行计算能力,使量子计算机在解决特定问题时超越经典计算机 [1] - 超导量子比特无法在常温下工作,需置于稀释制冷机中以避免热量噪声干扰 [2] 行业发展与应用前景 - 超导量子计算是目前所有量子计算技术路线中发展最成熟的一条,谷歌、IBM及国内诸多研究组均集中于此路线 [3][5] - 量子计算被视为可能带来颠覆性影响的下一代信息技术,有望在五到十年内在实用问题上演示其优越性 [5] - 未来量子计算与经典计算机(CPU、GPU)融合,预计将在人工智能、生物医药、密码安全、材料制造等领域展现远超经典计算机的计算能力 [5] 关键人物与产业推动 - John M Martinis是推动超导量子比特从几个发展到几十个的关键人物,其团队约10年前加入谷歌,极大推动了超导量子计算的迅速发展 [2][3] - 2019年,John M Martinis在谷歌领导的团队使用53个量子比特实现了量子霸权,展示了超越经典计算的能力 [2] - Michel H Devoret和John M Martinis在谷歌量子计算团队中发挥了关键作用 [3]
2025年诺贝尔物理学奖揭晓!三位美国科学家获奖
生物世界· 2025-10-07 17:53
2025年诺贝尔物理学奖核心信息 - 2025年诺贝尔物理学奖授予三位美国科学家John Clarke、Michel Devoret和John Martinis [2] - 获奖理由是发现了宏观量子力学隧穿效应以及电路中的能量量子化现象 [4] 诺贝尔物理学奖历史成就案例 - 1901年威廉·伦琴因发现X射线获奖 X射线至今仍被用于诊断骨折和定位体内异物 [9] - 2009年Willard Boyle和George Smith因发明电荷耦合器件获奖 该技术是数码相机的重大突破并在科学成像领域发挥关键作用 [9] - 2014年赤崎勇、天野浩和中村修二因发明高亮度蓝色发光二极管获奖 实现了照明技术的根本性变革 [9] 近五年诺贝尔物理学奖得主 - 2024年奖项授予美国物理学家John J Hopfield和英国计算机科学家Geoffrey E Hinton 表彰他们在使用人工神经网络的机器学习方面的基础性发现和发明 [7] - 2023年奖项授予Pierre Agostini、Ferenc Krausz和Anne L'Huillier 表彰他们在产生阿秒光脉冲以研究物质中电子动力学的实验方法方面的贡献 [11] - 2022年奖项授予Alain Aspect、John F Clauser和Anton Zeilinger 表彰他们在纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学方面的贡献 [14] - 2021年奖项授予真锅淑郎、Klaus Hasselmann和Giorgio Parisi 表彰他们对于理解复杂物理系统所做的开创性贡献 [15] - 2020年奖项一半授予Roger Penrose以表彰其黑洞形成的证明 另一半授予Reinhard Genzel和Andrea Ghez以表彰他们在银河系中心发现超高质量高密度物质 [18] 获得诺贝尔物理学奖的华人科学家 - 1957年李政道和杨振宁因提出宇称不守恒获奖 [22] - 1976年丁肇中因发现J粒子获奖 [23] - 1997年朱棣文因发明用激光冷却和俘获原子的方法获奖 [24] - 1998年崔琦因解释电子量子流体现象获奖 [25] - 2009年高锟因在光纤维传输用于光学通信方面的突破性成就获奖 [26]