突破性“量子穿墙”实验荣获诺贝尔物理学奖

2025年诺贝尔物理学奖授予了三位物理学家，以表彰他们在宏观尺度演示量子物理现象的成就。获奖者为加州大学伯克利分校的约翰·克拉克、耶鲁大学及加州大学圣巴巴拉分校的米歇尔·德沃雷，以及加州大学圣巴巴拉分校的约翰·马丁尼斯，他们将分享1100万瑞典克朗（约合120万美元）奖金，该奖项由瑞典皇家科学院于10月7日在斯德哥尔摩宣布。
克拉克在接受采访时表示“完全震惊”，称“从没想过这会成为诺贝尔奖的获奖依据”，并认为他们的发现在某种程度上是量子计算的基础，同时强调20世纪80年代三人合作中，另外两人的贡献“巨大”。瑞典乌普萨拉大学物理学家、诺贝尔物理学委员会主席奥勒·埃里克松则指出：“百年历史的量子力学不断带来新惊喜，它也极为有用，因为量子力学是所有数字技术的基础。”
量子力学的基础奠定于百年前，但其许多奇特推论历经数十年才逐渐被揭示。其中之一是量子隧穿现象——粒子能够穿过经典物理中根据其能量本应无法通过的势垒。隧穿解释了放射性衰变：尽管α粒子被限制在原子内，但仍有小概率从原子核中逃逸。另一种是量子叠加，即物体可同时处于两种状态。
这两种现象在原子尺度已为人知，但此前未在宏观系统中被观察到。2003年诺贝尔物理学奖得主安东尼·莱格特曾通过超导体理论研究提出，利用超导电路（在冷却至接近绝对零度时能无电阻导电的导线环），应能在宏观尺度观察到这些现象。
20世纪80年代，克拉克、德沃雷和马丁尼斯在伯克利参与了超导环中量子效应的探索。三人设计了一个实验：将两个超导体用名为“约瑟夫森结”的薄势垒隔开。在这种状态下，超电流可以零电阻流动，且没有电压——就像一条没有摩擦、也没有下坡梯度推动的河流。在经典物理中，除非获得足够能量以逃逸，否则系统会一直处于这种停滞状态。