◎ 本报特约作者 林志荣，中国科学院上海微系统研究所超导电子实验室副主任、研究员    

美国加州大学伯克利分校的约翰·克拉克（John Clarke）教授、加州大学圣巴巴拉分校和耶鲁大学的米歇尔·德沃雷特（Michel H. Devoret）教授、加州大学圣巴巴拉分校的约翰·马蒂尼（John M. Martinis）教授3人，因“在电路中的发现宏观隧穿效应与能量量子化”荣获2025年诺贝尔物理学奖，为超导量子计算发展奠定了重要物理基础。

在宏观尺度上验证了量子世界独有效应

40年前，这3位科学家将超导芯片置于接近绝对零度的极低温（约-273.13摄氏度）环境，在一个电流偏置的约瑟夫森结电路中观察到了量子化能级以及亚稳态下量子隧穿现象，相关成果以两篇论文的形式发表于物理学顶级期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）。本次诺奖成果作为一项基础研究，核心科学价值是在宏观尺度上验证了量子世界独有的效应，拓宽了人类对量子力学微观尺度的认知边界。

本次诺奖的研究工作受到了1973年诺贝尔物理学奖得主布赖恩·约瑟夫森（Brian Josephson）和2003年得主安东尼·莱格特（Anthony Leggett）的启发，因而许多人认为Anthony Leggett作为首个理论提出者与本次诺奖更契合。Brian Josephson和本次诺奖得主John Clarke在英国剑桥大学师出同门，导师均为著名英国物理学家布赖恩·皮帕德（Brian Pippard）。Brian Josephson高John Clarke两届，在1973年因量子隧穿现象的发现与江崎玲于奈（Leo Esaki）、伊瓦尔·贾埃弗（Ivar Giaever）共获诺贝尔物理学奖。Anthony Leggett则在20世纪80年代初便预测了超导电路中的宏观变量（如相位或磁通量）可以表现出量子隧穿和分立的能级，他与安努帕姆·加格（Anupam Garg）在1981年合作提出了莱格特-加格（Leggett-Garg）不等式，该不等式是用于区分量子相干性与经典行为、检验宏观实在论的一种方法，而这一理论框架直接促成了本次诺贝尔奖的成果。

本次诺奖成果更多的是源于科学家处于对科学研究的好奇、对量子力学理论适用范围的探索，彼时并没有明确的应用导向。40年前，John M. Martinis为博士生，Michel H. Devoret为博士后，John Clarke教授也只是加州大学伯克利分校一位40岁出头的青年教授。3人国籍不同、性格迥异，John M. Martinis是美国人，Michel H. Devoret是非常严谨的法国人，John Clarke则是英国绅士，但本着对电路中的宏观隧穿效应与能量量子化的科学兴趣，共同实现了本次诺奖成果的发现。此后，他们在超导量子精密测量、超导量子计算等方面亦做出了卓越的贡献。

距规模化量子计算又近了一步

今年诺贝尔物理学奖的发现，不仅为超导量子计算发展奠定了重要的物理基础，也是当前迅速发展的超导量子计算机研发的源头与基石。国际公认的超导量子计算起点始于1999年，日本电气股份有限公司（NEC）的蔡兆申、中村泰信、尤里·帕希克恩（Yuri Pashikn）等人实现了首个固态量子比特，并首次在宏观量子系统中实现了量子相干操作。笔者曾有幸在蔡兆申、中村泰信团队工作7年，其间听闻并亲历不少珍贵轶事：John Clarke和蔡兆申是非常好的朋友，因而John Clarke到日本访问时多次下榻蔡兆申家中；中村泰信与Michel H. Devoret治学均非常严谨，彼此是长期进行深度学术交流的重要伙伴。

如今，超导量子计算正迅猛发展。尽管仍有大量科学问题和工程问题需要克服，该技术路线有望为人类社会带来巨大的算力飞跃，改变信息技术的格局。有科学家曾预言，“距离大规模量子计算有好几个诺贝尔奖”。本次诺贝尔奖的颁发，标志着人类距离规模化量子计算又近了一步。对量子计算机的探索凝聚了多学科尖端技术的精华，是推动众多领域技术发展的重要牵引力，虽然仍有许多技术挑战有待克服，但这次获奖极大地鼓舞了整个领域的研究者，继续投身于更具挑战性的理论探索与实验研究之中。

（本文编辑：朱广清）