據OFweek激光網,于2025年10月09日報道,10月7日,諾貝爾物理學獎桂冠如期揭曉,它被授予了約翰·克拉克、米歇爾·H·德沃雷與約翰·M·馬蒂尼斯三位物理學家,以表彰他們“在電路中實現量子隧穿與能量量子化”。
全球矚目!2025年諾貝爾物理學獎揭曉
約翰·克拉克是美國加州大學伯克利分校的物理學榮譽教授,在低溫物理和超導電子學領域享有盛譽;米歇爾·H·德沃雷是耶魯大學的應用物理學和物理學教授、美國國家標準與技術研究院(NIST) 的聯合研究員,是量子物理、特別是超導量子電路和量子信息處理領域的領軍人物;約翰·M·馬蒂尼斯是超導量子計算領域最重要的先驅和領軍人物之一,其最廣為人知的成就是領導團隊實現了谷歌的“量子霸權”實驗。
諾獎成果解讀:在宏觀尺度實現量子力學特性
量子隧穿是量子力學中的一種現象,即微觀粒子能夠穿越高于自身能量的勢壘,如同穿墻而過然而一旦涉及大量粒子,這種量子效應就會變得飄渺難尋。
但本屆諾獎得主成功用實驗證明:量子力學特性在宏觀尺度上也能具體呈現,他們在一個足以手持尺寸的系統中,同時實現了量子隧穿效應與能量量子化現象。這種在肉眼可見的尺度上顯現量子行為,在物理學中意義重大,因為它挑戰了“量子效應僅在微觀尺度顯著”的傳統認知。
早在1984至1985年間,三位獲獎者采用超導體(即具有零電阻導電特性的元件)構建電子電路,開展了一系列實驗。該電路中,超導元件由薄層絕緣材料分隔,這種結構被稱為約瑟夫森結(Josephson junction)。通過精確調控和測量電路的各種參數,他們得以在通電時深入探究其中涌現的物理現象。流經超導體的帶電粒子共同構成了一個系統,其行為恰似遍布整個電路的單一粒子。
這個類粒子的宏觀系統初始處于零電壓下電流持續流動的狀態。系統受困于此狀態,猶如被不可逾越的勢壘阻擋。實驗中,系統通過隧穿效應成功突破零電壓狀態,從而展現出量子特性。系統狀態的轉變通過電壓信號的產生被檢測到。
獲獎者還證實了,該系統的行為完全符合量子力學預言,它具有量子化特征,即僅能吸收或發射特定能級的能量。
本屆諾貝爾物理學獎的研究成果,為發展包括量子密碼學、量子計算機與量子傳感器在內的下一代量子技術開辟了廣闊前景。
光耀十年:諾貝爾物理學獎光學成果集錦
自文明誕生伊始,人類便從未停止過對光的追逐,從仰望星火到駕馭電焰,我們探尋光的極限,也借此照亮未知的疆域。而在過去10年里,諾貝爾物理學獎的舞臺尤為星光璀璨,一系列革命性的光學突破將人類操控與觀測光的能力推向了前所未有的境界,細數那些“高光時刻”:
2023年——Pierre Agostini,Ferenc Krausz及Anne L'Huillier獲獎,以表彰他們在“以實驗方法產生用于研究物質中的電子動力學的阿秒光脈沖”的貢獻。
2022年——Alain Aspect,John Clauser及Anton Zeilinger獲獎,以表彰他們在“用糾纏光子進行實驗,建立了貝爾不等式的違反,開創了量子信息科學的先機”的貢獻。
2018年——Arthur Ashkin、Gerard Mourou和Donna Strickland獲獎,獲獎理由是“在激光物理學領域所作出的開創性發明”。
2017年——Rainer Weiss、Barry C.Barish和Kip S.Thorne獲獎,獲獎理由是“對LIGO探測器和引力波觀測的決定性貢獻”。
2014年——赤崎勇、天野浩及中村修二獲獎,以表彰其發明藍色發光二極管(LED)并實現新型節能光源的突破。