谷歌又赢麻了！两位灵魂人物斩获2025诺贝尔物理学奖，“量子霸权”玩真的？

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文章摘要

2025年诺贝尔物理学奖授予美国科学家John Clarke、Michel H. Devoret和John M. Martinis，以表彰他们在揭示量子物理实际应用方面的开创性实验。这三位科学家的研究为下一代数字技术奠定了基础，尤其是推动了超导量子计算机的发展。他们通过超导电路实验证明了量子力学在宏观尺度上的可观测性，这一突破性发现直接促进了商用量子计算技术的进步。

获奖研究的核心在于对约瑟夫森结量子行为的精确控制和观测。20世纪80年代中期，三位科学家在加州大学伯克利分校合作期间，利用超导体构建特殊电路，首次实现了宏观尺度量子隧穿效应的实验验证。他们发现，当超导元件被非导电材料隔开时，带电粒子系统会表现出类似单个粒子的量子化特征，其能量吸收与释放仅能发生在特定数值。这一现象与量子力学理论预测完全吻合，打破了传统认为量子效应仅存在于微观领域的认知。

获奖者中，John Clarke是超导量子干涉仪（SQUID）技术的先驱，该技术已广泛应用于核磁共振探测、地球物理勘探等领域。他目前参与的轴子暗物质实验（ADMX）中，其研发的高频低噪声量子放大器被用于量子比特读取。Michel Devoret在宏观量子现象研究方面取得多项突破，包括首次证明约瑟夫森结的介观量子能级，其工作为量子通信信道的指数级增强提供了理论基础。作为谷歌量子人工智能团队的首席科学家，他直接参与了当前最前沿的量子硬件研发。

John Martinis的贡献尤为突出，他领导的团队在2019年首次实现量子优越性里程碑。其研发的53量子比特处理器在特定计算任务上超越传统超级计算机，标志着量子计算从理论走向实践的关键转折。尽管后来离开谷歌创立Qolab公司，他仍致力于推动超导量子计算机的商业化应用，目标解决气候变化等复杂问题。

这项获奖研究的技术影响已渗透至日常生活。正如Clarke指出的，现代手机等电子设备的正常运行均依赖于相关量子技术。诺贝尔委员会特别强调，该成果为量子密码学、传感器等新兴领域开辟了道路。谷歌量子AI团队负责人Hartmut Neven表示，获奖工作直接支撑了Willow量子芯片等最新突破，其基础原理仍指导着当前硬件研发路线图。

值得注意的是，这是连续第二年与谷歌相关的科学家获得诺贝尔奖，反映出科技企业在前沿研究中的关键作用。三位科学家的合作历程也彰显了学术传承的价值——Devoret曾作为博士后参与Clarke的研究，而Martinis当时是团队中的研究生。他们的成功建立在Josephson和Leggett等前辈诺奖得主的理论基础上，体现了科学进步的累积性特征。

量子力学诞生百年后仍持续带来惊喜，本次获奖成果再次验证了该领域的巨大潜力。尽管商用量子计算仍面临精度提升和时间表不确定等挑战，但委员会认为这些研究已为技术革命奠定基础。随着全球科研机构和企业加大投入，量子技术有望在解决人类面临的重大问题上发挥独特作用。