2025年度的諾貝爾物理學獎,由約翰·克拉克(John Clarke)、米歇爾·德沃雷(Michel H. Devoret)與約翰·馬蒂尼斯(John M. Martinis)三位傑出學者共同獲頒,以表彰他們在電路系統中,成功揭示「宏觀尺度的量子穿隧效應」與「能量量子化」現象的開創性貢獻。 這項研究成果,標誌著人類對量子力學的理解,已從純粹的微觀奧秘,轉化為可工程化、可應用的實體技術基石。 他們的工作,特別是於1980年代中期在加州大學柏克萊分校的實驗,證明了量子力學的奇異特性,並非僅限於原子或次原子層級,而是能夠在人手可握的超導電路中清晰展現。
克拉克教授,現為加州大學柏克萊分校的名譽教授,當時是指導者;德沃雷教授,任教於耶魯大學與加州大學聖巴巴拉分校;而馬蒂尼斯教授,亦任職於加州大學聖巴巴拉分校,當時是研究生。 他們利用由超導體與極薄絕緣材料構成的約瑟夫森接面(Josephson Junction)進行一系列關鍵實驗,成功讓電子對以機率性的波動方式,穿越了古典物理學中視為不可逾越的位能障礙,即「穿牆術」。 此外,他們也觀察到系統的能量吸收與發射並非連續,而是呈現一階一階的「量子化」狀態,這進一步確立了宏觀系統的量子本質。
這項突破性的發現,為當代科技的發展擘劃了清晰的藍圖。諾貝爾委員會主席奧勒·艾瑞克森讚譽道,量子力學雖已百年,卻持續帶來新驚喜,且已成為所有數位科技的根基。 具體而言,這項研究直接催生了諸如量子電腦、高靈敏度感測器,以及安全加密系統等尖端技術的發展,這些電路結構被視為現代量子電腦中量子位元(qubits)的先驅。
值得一提的是,馬蒂尼斯教授曾擔任Google量子人工智慧實驗室的負責人,而德沃雷教授目前亦是Google量子硬體的首席科學家,這項榮譽也讓Google擁有多位諾貝爾獎得主,彰顯了其在推動量子計算從學術理論邁向實務應用的決心。 專家指出,這些實驗成果讓「宏觀量子行為」變得可見、可控且可設計,為下一代量子技術的工程化奠定了不可或缺的基礎。 這份對自然規律的深刻洞察,正引領著科技的航向,預示著一個更精確、更高效能的運算時代即將來臨。頒獎典禮訂於2025年12月10日在瑞典舉行。