流行科学|用肉眼可视化量子现象：了解诺贝尔物理奖2025的结果

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斯德哥尔摩新华社，10月7日。科学传播|使量子现象“对肉眼可见”：解释2025年诺贝尔物理学奖的结果。基于我们的前辈探索的一个世纪探索的开创性发现使我们能够“看到”曾经仅在微观领域中存在的量子现象，并且还为发展新一代量子技术的发展奠定了坚实的基础。一系列开创性的实验量子力学以其“奇怪”和“违反直觉”现象而闻名。例如，在日常生活中，如果您将球扔在墙上，它将总是反弹。但是，在微观世界中，即使是单一的“穿过墙壁”。这种量子机械现象称为量子隧穿。在1980年代，三个屡获殊荣的科学家在加利福尼亚大学伯克利分校进行了一系列开创性的实验。他们构建了一个包含两个超导体的电路，并用一层完全非导电材料将它们分开。该实验表明，超导体中的所有带电粒子都可以统一地行为，好像它们是填充整个电路的单个颗粒一样。最初，系统被“锁定”而没有电压，但是电流流过超导体。在实验中，该系统表现出量子性能，并能够通过隧穿成功地“逃脱”零电压状态，从而产生可测量的宏观效应，即可观察到的电压。这意味着他们已经实现了宏观量子隧道。该实验还表明，ISIT已量化系统，这意味着它只能在某些能级下吸收或发射能量，这与量子力学的预测一致。一些物理学家使用著名的量子力学“薛定谔的猫”类比，认为诺贝尔奖成果将原来的思想实验变成了手掌上可见的电路。这种电路与猫的电路非常不同，但在物理学家看来，它本质上是相似的。量子力学诞生于1925年，历经一个世纪的探索；它成为现代物理学的重要基础。此次诺贝尔奖的成果也是建立在上个世纪相关领域科学家孜孜不倦研究的基础上的。 1928年，物理学家乔治·伽莫夫从理论上分析了重原子核的α衰变，并首次提出量子隧道效应可以解释衰变过程，为隧道理论在核物理中的应用奠定了基础。此后，物理学家很快开始研究同时涉及多个粒子的隧道现象，并将重点放在超导上。在这条研究道路上有许多耀眼的名字。在超导材料中，电子可以形成“库珀对”“同步舞蹈”。这个名字来自雷（Ray），雷（Ray）于1972年因在超导性领域的研究中贡献了诺贝尔物理学奖。安妮·库珀。当两个超导体通过薄绝缘层连接时，就会形成“约瑟夫森交界处”。这个名字来自布莱恩·约瑟夫森（Brian Josephson），后者于1973年获得了诺贝尔物理奖的相关研究。 Building on the work of these pioneers, the three quantum physicists who won this year’s prize demonstrated for the first time, through a “jo junction” experimentsephson”, that when the “Cooper pairs” in a superconductor collectively assume a quantum state, the entire circuit can achieve a tunneling transition as a single particle, breaking the traditional understanding that quantum effects exist only in the microscopic world. Towards a new world The president of the Nobel Committee in物理学，Ole Eriksson，在同一天指出量子力学H随着上个世纪继续留下新的惊喜。它非常有用，并提供了数字技术的基础知识。例如，计算机芯片中的微晶体管是我们周围成熟量子技术的实际应用的示例。诺贝尔物理委员会表示，今年诺贝尔物理学奖的结果为开发下一代量子技术的开发提供了机会，例如量子密码学，量子计算机和量子传感器。诺贝尔委员会物理学成员伊娃·奥尔森（Eva Olsson）在接受新华社采访时说，今年的奖项将为“另一个世界”打开了大门，并将允许人们在更大范围内研究量子力学的世界。当前，许多国家 /地区进行了与量子力学有关的研究，例如量子计算机。我认为这一领域将继续给我们带来更多惊喜。奥尔森先生说，为了促进相关领域的发展，他强调国际合作至关重要，通过国际合作可以取得许多伟大成就。他曾与中国、欧洲、韩国、日本等国家的同事合作进行研究，并表示这些合作使他的研究更加深入、更加多样化。 “科学属于全人类，”他说。在量子科学领域，“国际合作是未来解决方案的关键，这也是诺贝尔遗产的精神”。
（编辑：项小斌）