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普适量子论
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小球穿墙而过,诺奖看见“量子革命”
21世纪经济报道· 2025-10-10 15:56
获奖成果核心内容 - 2025年诺贝尔物理学奖授予约翰·克拉克、米歇尔·德沃雷和约翰·马丁尼斯,表彰其在电路中实现宏观量子力学隧穿效应和能量量子化的贡献 [2][4] - 三位科学家通过精密的超导电子电路,首次在肉眼可见的宏观尺度上同时验证了量子隧穿和能量量子化两个核心量子特性 [4][8] - 实验核心元件为约瑟夫森结,超导电路在低温下可像一个"宏观类粒子"那样被整体描述,系统通过量子隧穿逃逸到"运行态"并以电压跃迁作为观测信号 [5][7][8] 实验设计与发现 - 实验利用超导体构建电子电路,超导体内电子有序无阻力流动,整个系统如同单一粒子般运行 [5][7] - 实验观测到宏观系统只能以特定能级吸收或释放能量,这与量子力学理论预测的能量量子化一致 [8] - 该发现证明宏观超导电路可作为被人类触摸到的系统严格遵循量子力学,将量子现象从微观世界带到宏观尺度 [8] 科学意义与影响 - 研究成果把长期哲学思辨层面的问题转化为可通过实验数据回答的精确科学问题,与"薛定谔的猫"思想实验极为接近 [9] - 为"普适量子论"增加了分量,表明从原子到大型电路遵循同一量子规则,无需假设自然界存在神秘的"自动坍缩开关" [10] - 为检验或排除各类客观坍缩模型提供了清晰路线图,激励研究者构建更大更复杂的系统继续逼近量子—经典边界 [10] 量子力学应用与产业化 - 量子力学催生了众多革命性技术应用,包括晶体管、激光、核磁共振成像、原子钟等,构成现代科技的"隐形底座" [11] - 超导量子计算、量子通信与量子传感被视为"第二次量子革命",本次诺奖成果为开发下一代量子技术如量子密码学、量子计算机和量子传感器提供机遇 [11][12] - 中国在量子通信与计算应用上取得显著进展,包括"墨子号"卫星实现1200公里纠缠分发、"祖冲之三号"超导量子计算原型机处理速度比最快超级计算机快千万亿倍 [13]