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2025诺贝尔物理学奖揭晓:量子力学从理论奇观迈向技术新篇

   时间:2025-10-10 07:49:36 来源:互联网编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

2025年诺贝尔物理学奖的归属,将三位科学家的名字载入史册——约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷特与约翰·M·马丁尼斯。他们因“揭示电路中宏观量子隧穿与能量量子化现象”共同摘得桂冠,这一成果不仅颠覆了传统认知,更将量子力学从微观理论推向了可工程化的现实。

长久以来,量子力学被视为微观世界的专属领域。在原子尺度下,电子与光子遵循着反直觉的规则:粒子可同时处于多重状态,能“穿透”看似不可逾越的势垒,能量以离散形式存在。这些现象虽经实验验证,却始终与宏观世界隔绝,如同数学抽象的“幽灵”,难以被直接感知或应用。然而,三位获奖者的研究打破了这一壁垒。

通过超导电路的精密实验,他们证明量子行为并非微观粒子的“专利”。当电路尺寸扩大至可触碰的宏观尺度时,竟展现出与单个粒子相同的量子特性——系统能够从一种状态“隧穿”至另一种状态,能量依然保持量子化特征。这一发现彻底改变了科学界对量子效应适用范围的认知,为量子技术的工程化铺平了道路。

诺贝尔委员会特别强调,该成果“为下一代量子技术奠定了基础,涵盖量子密码学、量子计算与量子传感器等领域”。三位科学家在理论与工程之间架起桥梁,使量子计算从实验室走向实际应用。如今,量子计算机虽仍处于实验阶段,但其能力正快速提升,而这一切均依赖于获奖者所确立的宏观量子系统操控原理。

这一奖项的颁发,也折射出诺贝尔物理学奖本身的转型。根据阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱,该奖项旨在表彰“为人类带来最大利益”的发现。过去,物理学奖多聚焦于基础理论突破,如夸克、宇宙微波背景辐射、希格斯玻色子等,其技术应用往往需数十年甚至更久才能显现。然而近年来,奖项逐渐转向基础物理与变革性技术的交叉领域。

去年,约翰·霍普菲尔德与杰弗里·辛顿因人工神经网络的基础研究获奖,便已预示这一趋势。今年,三位科学家未发现新的基本粒子或力,却展示了如何将已知量子原理应用于未来工程系统。这种转变反映了物理学与新兴技术的深度融合——基础研究日益受技术可能性驱动,而技术突破也常源于理论洞察。

2025年恰逢国际量子科学与技术年,标志着量子力学诞生已逾百年。如今,该领域正站在关键转折点:量子计算机开始解决传统计算机无法处理的问题,量子传感器实现前所未有的测量精度,量子密码学提供理论上不可破解的安全性。这些进展均源于三位科学家的研究——他们证明量子行为可通过工程设计实现,而非仅限于观察。

量子模拟技术或加速新药研发,金融建模可融入传统计算机无法执行的量子算法,材料科学也可能因此变革。尽管量子技术的未来轮廓尚不清晰,但其根基已由三位科学家奠定。随着量子技术持续突破,这一奖项或将被视为科学革命向技术革命演变的里程碑。

 
 
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