500字费曼一下：诺奖2025之物理学奖，宏观量子隧穿

今天下午5点半，2025年诺贝尔物理学奖被授予John Clarke（加州大学伯克利）、Michel H. Devoret（耶鲁/加州大学圣塔芭芭拉）、John M. Martinis（加州大学圣塔芭芭拉）三位科学家，以表彰他们"发现了宏观量子力学隧穿效应和电路中的能量量子化”。

授奖理由：在电路体系中发现并验证宏观量子隧穿（macroscopic quantum tunnelling） 与能级量子化（energy quantization）。

费曼一下

宏观世界之“大”，大到你可以用手拿起它、用导线连接它、用仪器测量它；量子世界之“小”，小到一个电子、一个光子,小到你永远无法直接"看见"它。物理学曾经默认:这两个世界之间有一道不可逾越的鸿沟。

但克拉克、德沃雷特和马丁尼斯在1980年代中期做的事情,就是让一个你可以用手拿起的电路——包含无数电子的宏观系统——表现得像一个单独的量子粒子。他们观测到了宏观量子隧穿:整个电路会"穿墙而过",自发从零电压态跳到有电压态,就像微观粒子穿透势垒一样。更惊人的是,这个电路还展现出能级量子化:它只能以分立的能量份额吸收或释放能量,恰如一个原子。

这不是简单的实验技巧。克拉克形容超导电路中的物理现象是"看不见的风景",需要极致的专注才能捕捉。他们把电路冷却到毫开尔文,屏蔽一切外界噪声,在这种"一尘不染"的环境中,让量子力学的幽灵在宏观尺度显形。德沃雷特回忆那段合作时说:"约翰·克拉克有耐心,约翰·马丁尼斯有灵感"——正是这种优势互补,攻克了看似不可能的难题。

他们创造的,实际上是一种 "人工原子"——诺奖委员会称之为"带着电线和插口的原子"。这不是比喻。它确实具备原子的量子特性,但规模宏大到可以接线操控。这个发现的意义不仅在于回答了"量子效应在宏观尺度是否消失"这个百年难题,更在于它打开了一扇门:既然宏观系统可以表现量子性质,我们就能用它构建量子比特、量子计算机、量子传感器。

马丁尼斯后来领导谷歌团队实现"量子优越性"（又称为“量子霸权”）,中国的祖冲之系列芯片刷新超导量子处理器纪录——这些都源自当年那个"让量子物理变得真实"的突破。

真正的原始创新往往是这样:它不仅解决一个问题,更重新定义了可能性的边界。当你把量子力学从微观世界"搬运"到宏观电路时,你实际上是在说:物理学的疆域比我们想象的更广阔,技术的未来比我们预期的更激进。

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我还分别针对这次奖项进行了deep research，用chatgpt、gemini和claude。研究的目标很简单，就是用一份报告，让我们对本次获奖科学家和研究建立全面的成体系的了解，包括其科学深度、历史意义和未来潜力。

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五个奖项，15份deep research报告，我会逐渐更新。目前已更新6份，但都在这个链接里，请按需自取。