【导语】2025年，正值量子力学诞(dàn)生(shēng)百(bǎi)年之际，诺贝尔物理学奖再度花落该领域，授予美国科学家约(yuē)翰(hàn)·克拉克、米歇尔·德沃雷特和约翰·马丁尼斯，以表彰其发现电路中的宏观量子力学隧穿效应和能量量子化。这一成果不仅颠覆了量子现象仅存于微观世界的认知，更为超导量子计算奠定基础。然而，奖项颁发也引发学界对“时机是否过早”的讨论，有学者认为目前相关概念在应用领域尚未实现革(gé)命(mìng)性突破；不过也有观点指出，这体现了诺奖对基础前沿理论与实际应用结合的重视，也将鼓励更多科研人员投身量子领域探索(suǒ)。

约翰·克拉克（左）、米歇尔·德沃雷特（中）和约翰·马丁尼斯。

在量子力学诞生百年的2025年，这个领域又增添了新的诺(nuò)贝(bèi)尔物理学奖。

10月7日，2025年诺贝尔物理学奖揭晓，分别授予美国科学家约翰·克拉克（John Clarke）、米歇尔·德沃雷特（Michel Devoret）和约翰·马丁尼斯（John Martinis），以表彰他们“发现了电路中(zhōng)的(de)宏(hóng)观(guān)量子力学(xué)隧(suì)穿(chuān)效应和能量量子化”。

“我完全惊呆(dāi)了(le)，我(wǒ)从来没有想过会拿到诺贝尔奖。”当得知自己获奖时，克拉克大吃一惊。1984年和1985年，克拉克带着他的博士后德沃雷特和学生马丁尼斯，针对由超导体构建的电子电路做了一系列实验，证明了量子不仅存在于微观世界，它的奇异特性还可以在像手掌那么大的宏观系统中具象体现。

诺贝尔物理学委员会主席奥勒·埃里克森（Olle Eriksson）表示：“能够庆祝百年历史的量子力学不断带来新的惊(jīng)喜(xǐ)，这(zhè)真(zhēn)是(shì)太(tài)棒(bàng)了(le)。量(liàng)子(zi)力(lì)学(xué)是(shì)极(jí)其(qí)有(yǒu)用(yòng)的(de)，因(yīn)为(wèi)它(tā)是(shì)所(suǒ)有(yǒu)数(shù)字(zì)技(jì)术(shù)的(de)基(jī)础(chǔ)。”

“奖(jiǎng)项(xiàng)似(shì)乎(hu)给(gěi)得(de)有点早”

《中国科学报》：时隔3年，诺贝尔物理学奖再次颁给了量子力学领域，你对此有何感想？

中国科学院物理研究所研究员梁文杰：我没想到宏观量子效应和能量量子化会获奖，但仔细想，它们(men)确(què)实(shí)是(shì)比较基础的概念，获奖也很合理。只不过，目前这两个概念在应用领域并没有实现革命性爆发，奖项似乎给得有点早。这是我个人的判断。

中国科学技术大学教授、中国科学院量子信息重点实验室副主任郭国平：首先，我觉得这次诺奖比较大胆，毕竟量子计算的超导路线目前并未完全走通或一定能成功；其次，我认为这代表了西方科学界对量子计算的鼓励态度，是一种导向。

从事超导量子计算研究的匿名科学家：纯粹个人看法，我认为是早了。等超导量子计算机真正落地的那天再颁发给他们，可能才是最有说服力的。因为一旦真正实现了超导量子计算机，将直接改变人类处理信息的格局。

但这其实也正是我想呼吁的，因为我特别担心诺奖颁给超导量子计算的开创者后，大家会认为超导量子计算机会马上实现，更担心别有用心者会过度炒作甚至消费量子计算机。这对我们真正做超导量子计算的人而言是一种伤害。

复旦大学物理学系教授李晓鹏：颁奖前我在想，这次物理学奖大概率会颁给量子领域的科学家，因为今年刚好是现代量子力学诞生100周年。我没有想到是这3位科学家，但他们绝对实至名归。我作为量子领域的科研人员，心情非常激动，也很受鼓舞。

上海交通大学物理与天文学院教授李亮：宏观量子力学隧穿效应和能量量子化虽然是相对小众的领域，但至少属于物理学。因此，听到物理学奖颁发给这个领域后，我有一种如释重负的感觉，物理学奖终于“回归正常”了。

诺奖评选近两年发生了很大变化，可能是诺奖委员会“与时俱进”的结果。今年它一方面强调基础前沿理论，另一方面(miàn)又(yòu)密(mì)切(qiè)联(lián)系(xì)实(shí)际(jì)应(yīng)用(yòng)。从(cóng)这(zhè)个(gè)意(yì)义(yì)上(shàng)讲(jiǎng)，诺(nuò)奖(jiǎng)委(wěi)员(yuán)会(huì)是(shì)下(xià)了(le)一(yī)番(fān)功(gōng)夫(fu)的(de)。

为(wèi)超(chāo)导(dǎo)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)发(fā)展(zhǎn)奠(diàn)定(dìng)基(jī)础(chǔ)

《中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)报(bào)》：能(néng)否(fǒu)通(tōng)俗(sú)介(jiè)绍(shào)一(yī)下(xià)“宏(hóng)观(guān)量(liàng)子(zi)力(lì)学(xué)隧(suì)穿(chuān)效(xiào)应(yīng)和(hé)能(néng)量(liàng)量(liàng)子(zi)化(huà)”？这(zhè)个(gè)研(yán)究(jiū)有(yǒu)什(shén)么(me)“用(yòng)处(chù)”？

梁(liáng)文杰(jié)：“量(liàng)子(zi)隧(suì)穿(chuān)效(xiào)应(yīng)”通(tōng)俗(sú)讲(jiǎng)就(jiù)是(shì)崂(láo)山(shān)道(dào)士(shì)念(niàn)咒(zhòu)语(yǔ)后(hòu)穿(chuān)到(dào)了(le)墙(qiáng)的(de)另(lìng)一(yī)边(biān)，这(zhè)是(shì)量(liàng)子(zi)力(lì)学(xué)的(de)基(jī)本(běn)特(tè)点(diǎn)。今(jīn)年(nián)诺(nuò)奖(jiǎng)涉(shè)及(jí)的(de)“宏(hóng)观(guān)量(liàng)子(zi)隧(suì)穿(chuān)”，是(shì)说(shuō)隧(suì)穿(chuān)效(xiào)应(yīng)达(dá)到(dào)了(le)可(kě)以(yǐ)宏(hóng)观(guān)观(guān)测(cè)的(de)程(chéng)度(dù)，即(jí)毫(háo)米(mǐ)级(jí)甚(shén)至(zhì)更(gèng)大(dà)尺(chǐ)度(dù)。我(wǒ)们(men)身(shēn)边(biān)常(cháng)见(jiàn)的(de)宏(hóng)观(guān)量(liàng)子(zi)效(xiào)应(yīng)是(shì)超(chāo)导(dǎo)体(tǐ)。

“能(néng)量(liàng)量(liàng)子(zi)化(huà)”是(shì)指(zhǐ)能(néng)量(liàng)只(zhǐ)能(néng)一(yī)份(fèn)一(yī)份(fèn)地(de)变(biàn)化(huà)。就(jiù)像(xiàng)水(shuǐ)龙(lóng)头(tóu)里(lǐ)的(de)水(shuǐ)，经(jīng)典(diǎn)条(tiáo)件(jiàn)下(xià)想(xiǎng)调(diào)大(dà)流(liú)速(sù)，需(xū)要(yào)把(bǎ)水(shuǐ)龙(lóng)头(tóu)开(kāi)大(dà)；但(dàn)如(rú)果(guǒ)是(shì)量(liàng)子(zi)化(huà)的(de)，比(bǐ)方(fāng)说(shuō)水(shuǐ)流(liú)只(zhǐ)能(néng)每(měi)秒(miǎo)流(liú)1立(lì)方(fāng)、2立(lì)方(fāng)、3立(lì)方(fāng)，但(dàn)想(xiǎng)调(diào)到(dào)1.5立(lì)方(fāng)就(jiù)做(zuò)不(bù)到(dào)了(le)。几(jǐ)位(wèi)诺(nuò)奖(jiǎng)得(de)主发(fā)现(xiàn)宏(hóng)观(guān)电(diàn)路也(yě)存(cún)在(zài)量(liàng)子(zi)化(huà)行(xíng)为(wèi)，可(kě)以(yǐ)借(jiè)此(cǐ)进(jìn)行(xíng)精(jīng)准(zhǔn)的(de)能(néng)量(liàng)和(hé)信(xìn)息(xi)传(chuán)输(shū)与(yǔ)校(xiào)准(zhǔn)。

传(chuán)统(tǒng)量(liàng)子(zi)隧(suì)穿(chuān)效(xiào)应(yīng)都(dōu)存(cún)在(zài)于(yú)非(fēi)常(cháng)小(xiǎo)的(de)体(tǐ)系(xì)中(zhōng)，这(zhè)次(cì)获(huò)奖(jiǎng)的(de)工(gōng)作(zuò)证(zhèng)明(míng)量(liàng)子(zi)隧(suì)穿(chuān)也(yě)可(kě)以(yǐ)出(chū)现(xiàn)在(zài)手(shǒu)里(lǐ)拿(ná)的(de)器(qì)件(jiàn)中(zhōng)，且(qiě)发(fā)现(xiàn)了(le)其(qí)中(zhōng)的(de)能(néng)量(liàng)量(liàng)子(zi)化(huà)效(xiào)应(yīng)。这(zhè)一(yī)效(xiào)应(yīng)有(yǒu)可(kě)能(néng)成(chéng)为(wèi)未(wèi)来(lái)电(diàn)路的(de)基(jī)础(chǔ)，即(jí)电(diàn)子(zi)电(diàn)路不(bù)再(zài)只(zhǐ)依(yī)靠(kào)数(shù)电(diàn)子(zi)电(diàn)量(liàng)控(kòng)制(zhì)信(xìn)息(xi)，而(ér)是(shì)通(tōng)过(guò)宏(hóng)量(liàng)的(de)电(diàn)子(zi)相(xiāng)位(wèi)相(xiāng)干(gàn)调(diào)控(kòng)来(lái)控(kòng)制(zhì)信(xìn)息(xi)。这(zhè)可(kě)能(néng)是(shì)诺(nuò)奖(jiǎng)委(wěi)员(yuán)会(huì)看(kàn)重(zhòng)的(de)。

李(li)晓鹏：两次诺奖的领域很不一样。量子力学最初是为了解释原子、电子等非常微观的粒子行为。2022年，3位科学家正是因为在单光子尺度上验证了量子纠缠现象而获奖。今年的3位得主则是在宏观器件中发(fā)现(xiàn)了(le)量子力学隧穿和能量量子化。

在此之前，科学家并不知道能否在宏观的人造器件中观测到量子现象，但他们3人通过设计超导电路系统，成功观测到量子力学效应，颠覆了以往的认知。这个发现为之后超导量子计算的发展奠定了基础，谷歌现在推动的超导量子计算路线正源于此。

李亮：隧穿效应、能级量子化都是量子力学领域非常基本的物理概念，同时又和下一代量子技术密切相关，量子比特、量子计算、量子传感、量子密码等技术都从此概念出发。离开能级的量子化，所有这些量子电路的功能都无法实现。

匿名科学家：在量子力学领域，有一个自然的问题是量子力学在宏观体系中是不是也适用？他们40年前的这项实验，正是从科学角度证明了宏观体系一样遵循量子力学规律。他们在电路中把温度、噪声等干扰降到极低水平，证明了宏观体系中存在相同的量子效应，这直接催生了超导量子计算的发展。总之，一是它有很深的物理思想，就是量子力学的适用范围；二是它促进了超导量子计算的诞生和发展。

不会因为一次诺奖就一定“前景光明”

《中国科学报》：此次获奖会给量子力学及相关领域未来发展带来怎样的影响？我国的布局如何？

匿名科学家：3位开创者虽然开辟了超导量子计算路线，但同时指出了其中的难点——如何把宏观量子体系的噪声、温度等各种干扰因素降到单量子水平，尤其是在达到一定规模后，这背后的科学问题和工程问题极其复杂。所以，我希望大家对量子计算机研发仍保持耐心，这个领域并不会因为获颁诺奖就一定前景光明、一帆风顺。

上海交通大学物理与天文学院教授罗卫东：今年的诺奖颁给他们，主要是因为其研究的超导约瑟夫森结展现出宏观量子性质，包括量子隧穿和量子化能级。这是我们发展下一代量子技术的基础，我认为这是建造未来量子计算机最重要的技术路线，对我国量子计算发展(zhǎn)具(jù)有(yǒu)鼓(gǔ)励(lì)和(hé)推(tuī)动(dòng)作(zuò)用(yòng)。

李(li)晓(xiǎo)鹏(péng)：目(mù)前(qián)，量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)开(kāi)始(shǐ)从(cóng)实(shí)验(yàn)室(shì)走(zǒu)向(xiàng)应(yīng)用(yòng)，我(wǒ)们(men)也(yě)在(zài)关注(zhù)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)是(shì)否(fǒu)可(kě)以(yǐ)在(zài)一(yī)些(xiē)有(yǒu)价(jià)值(zhí)的(de)问(wèn)题(tí)上(shàng)展(zhǎn)现(xiàn)出(chū)应(yīng)用(yòng)优(yōu)势(shì)，但(dàn)具(jù)体(tǐ)落(luò)地(de)还(hái)需(xū)要(yào)时(shí)间(jiān)。现(xiàn)在(zài)确(què)实(shí)是(shì)量(liàng)子(zi)科(kē)技(jì)发(fā)展(zhǎn)的(de)大(dà)时(shí)代(dài)，获(huò)得(de)诺(nuò)奖(jiǎng)只(zhǐ)是(shì)一(yī)个(gè)方(fāng)面(miàn)，接(jiē)下(xià)来(lái)肯(kěn)定(dìng)会(huì)引(yǐn)发(fā)社(shè)会(huì)各(gè)界(jiè)越(yuè)来(lái)越(yuè)多(duō)的(de)关注(zhù)，推(tuī)动(dòng)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)从(cóng)基(jī)础(chǔ)科(kē)学(xué)向(xiàng)应(yīng)用(yòng)发(fā)展(zhǎn)。

梁(liáng)文杰(jié)：现(xiàn)在(zài)主流(liú)的(de)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)路径包(bāo)括(kuò)超(chāo)导(dǎo)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)、光(guāng)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)、冷(lěng)原(yuán)子(zi)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)，以(yǐ)及(jí)硅(guī)自(zì)旋(xuán)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)等(děng)，最(zuì)接(jiē)近(jìn)工(gōng)程(chéng)化(huà)的(de)可(kě)能(néng)就(jiù)是(shì)超(chāo)导(dǎo)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)。目(mù)前(qián)，中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)技(jì)术(shù)大(dà)学(xué)潘(pān)建(jiàn)伟(wěi)院(yuàn)士(shì)领(lǐng)导(dǎo)的(de)团(tuán)队(duì)对(duì)此(cǐ)贡(gòng)献(xiàn)很(hěn)大(dà)，中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)院(yuàn)物(wù)理(lǐ)研(yán)究(jiū)所(suǒ)、复(fù)旦(dàn)大(dà)学(xué)等(děng)诸(zhū)多(duō)单(dān)位(wèi)也(yě)在(zài)这(zhè)个(gè)方(fāng)面(miàn)贡(gòng)献(xiàn)力(lì)量(liàng)。中(zhōng)国(guó)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)在(zài)世(shì)界(jiè)上(shàng)有(yǒu)着(zhe)重(zhòng)大(dà)影(yǐng)响(xiǎng)力(lì)。

荣(róng)誉(yù)不(bù)只(zhǐ)归(guī)于(yú)“大(dà)佬(lǎo)”

《中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)报(bào)》：你(nǐ)跟(gēn)几(jǐ)位获奖者是否有过交集？他们给你什么样的印象？

罗卫东：最年长的是克拉克，他一直在美国加州大学伯克利分校任教。20多年前，我在该校物理系读博士时，经常在物理系楼里碰到他。他个人特征挺明显的，一个笑眯眯的高个子老头。

匿名科学家：现在美国做量子计算的人中，许多都是克拉克的“徒子徒孙”。克拉克很有大科学家的风范。我记得有次开会，他的学生把他围在中间，热火朝天地讨论量子计算相关问题。

德沃雷特是一个非常执着的人。记得一次在日本开会，他作完报告后我上前请教几个学术问题，他非常严谨，认真地问我问题是什么，然后才条分缕析地答复我。马丁尼斯则是一个非常活跃且思路开阔的人，关于他的“江湖传说”有很多。

郭国平：我们课题组没有与这3位科学家合作过，但早年间在几次会议上遇到过，其中马丁尼斯应该是最知名的。当年打造谷歌量子计算机，他功不可没。马丁尼斯是非常纯粹的科学家，特别专注于技术细节，对技术要求非常高，而且总能一点一点地往前做。

李晓鹏：我在一些会议上和马丁尼斯打过交道，一起喝过酒也聊过天。他是一位典型的美国科学家，对自己的研究非常有热情，也很随和，很愿意和年轻人打成一片，探讨科学问题。

我最近一次见到他是在2018年，我们聊了未来超导量子计算的发展方向。这一年刚好是一个很关键的节点——马丁尼斯领导团队开发了72量子比特的新量子处理器Bristlecone。这项工作使超导量子比特的错误率降到量子纠错的阈值，意味着未来有可能做成超导量子计算机。当时，马丁尼斯对超导量子计算机的发展表示了巨大的信心。回过头来看，超导量子计算的发展趋势和他当时的预测一致。比如2024年12月，谷歌发布了最新量子芯片Willow，不过那时马丁尼斯已经离开谷歌了。

梁文杰：师生组合获诺奖的比较少，这鼓励了所有年轻老师和学生，荣誉并不只归于“大佬”，他们3位在该成果中的贡献都得到了认可。

《中国科学报》：此次诺奖的颁发对我们有何启发？

郭国平：作为从业者，只觉得肩上的压力更大、担子更重了。

李晓鹏：我认为，国内的量子科技，包括量子计算、量子通信和量子精密测量，已经发展到与国外同样的水平。但也要承认，我国在基础科学创新、人才积累方面，与美国仍有一定差距。

罗卫东：今年的诺奖属于凝聚态物理领域。在凝聚态物理领域做科研的大部分是小团队，一个导师带着几个学生、博士后在干。很多时候，小科研团队开展自由探索型研究，也能够作出很重要的贡献。

梁文杰：我觉得，每位年轻的科研人员要找到“让自己一谈起来两眼发光”的领域，不必在意这个领域是否能得到诺贝尔奖，关键在于你是否感兴趣并且认为这个工作特别重要，值得花一辈子去追求。