0幀起手推導(dǎo)宏觀量子隧穿諾獎背后的科學(xué)豪賭

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2025-10-10 08:02:16 耿彪

0幀起手推導(dǎo)宏觀量子隧穿諾獎背后的科學(xué)豪賭！2025年諾貝爾物理學(xué)獎揭曉時，整個科學(xué)界都在關(guān)注“宏觀量子隧穿”這一概念。三位得主通過巴掌大的超導(dǎo)電路，讓數(shù)十億電子集體展示了“穿墻術(shù)”，不僅將薛定諤的貓從思想實驗變?yōu)楝F(xiàn)實，還為量子計算機(jī)的發(fā)展鋪平了道路。令人驚訝的是，其中兩位科學(xué)家在四年前就獲得了中國的“墨子量子獎”。這表明中國民間資本早在西方實驗室驗證理論之前，就已經(jīng)押注于未來。

“薛定諤的貓”曾被視為量子力學(xué)中的悖論，但20世紀(jì)70年代，安東尼·萊格特提出了質(zhì)疑：為什么宏觀物體不能既生又死？他專注于超導(dǎo)電路，認(rèn)為零電阻特性可能使量子態(tài)在宏觀尺度上存在。他預(yù)言的“宏觀量子隧穿”成為物理學(xué)界的焦點(diǎn)，誰能證明它，誰就能打破微觀與宏觀的界限。

1984年，加州大學(xué)伯克利分校的約翰·克拉克帶領(lǐng)研究生約翰·馬丁尼斯和法國博士后米歇爾·德沃雷，用約瑟夫森結(jié)進(jìn)行實驗。當(dāng)電流流過時，電子像幽靈一樣穿過絕緣層，能量釋放呈現(xiàn)臺階狀，這是能級量子化的現(xiàn)象。諾獎委員會主席奧勒·埃里克松表示，這就像一群人排著隊穿墻而過，且步伐一致。實驗數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)行為完全符合量子隧穿的理論曲線，數(shù)十億電子組成的“宏觀粒子”遵循量子法則。

實驗過程中，克拉克團(tuán)隊面臨與噪聲的斗爭。他們發(fā)明了一套銅粉微波濾波器，將特定頻率的噪聲衰減到近乎為零，相當(dāng)于給電路穿上“量子防彈衣”。此外，他們還使用共振激活技術(shù)，原位測出關(guān)鍵參數(shù)，使實驗結(jié)果直接與理論吻合。這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度讓質(zhì)疑者無話可說。此前30年間，許多實驗室聲稱觀測到宏觀量子效應(yīng)，但數(shù)據(jù)模糊被斥為熱激活假象。而克拉克團(tuán)隊的數(shù)據(jù)點(diǎn)則精確地落在理論曲線上，證明了他們的成果。

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