诺奖得主让我们“看见”量子 开创实验揭示宏观现象！在量子力学诞生百年之际，瑞典皇家科学院将2025年诺贝尔物理学奖授予约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷和约翰·M·马蒂尼斯三名量子物理学家。他们的开创性发现让我们能够“看见”曾只存在于微观领域的量子现象，也为新一代量子技术的发展奠定了基础。
量子力学以“怪诞”和“反直觉”的现象著称。例如，在日常生活中，当我们把球扔向墙壁时，每次都会反弹回来。然而在微观世界，单个粒子却会“穿墙而过”，这种现象被称为量子隧穿效应。上世纪80年代，这三位科学家在加利福尼亚大学伯克利分校进行了一系列实验。他们构建了一个包括两个超导体的电路，并用一层完全不导电的薄材料将这些超导体分开。实验中，他们展示了一种现象：超导体中的所有带电粒子可以表现出整齐划一的行为，就好像它们是充满整个电路的单个粒子一样。这个系统起初被“困在”一个没有电压但有电流流动的状态中，通过隧穿效应成功“逃离”零电压状态，并产生出可观测的电压。这意味着他们实现了宏观量子隧穿。实验还表明，该系统是量子化的，即只能吸收或释放特定能级的能量，与量子力学的预测相符。有物理学家认为，这次成果把原本的思想实验变成了可放在手掌中看得见的电路，虽然这个电路系统和一只猫还有很大差别，但在物理学家眼中它们在本质上很相似。
量子力学自1925年诞生以来，成为现代物理学的重要基础。本次诺奖成果也基于百年来相关领域科学家孜孜不倦的探索。1928年，物理学家乔治·伽莫夫通过对重原子核的α衰变进行理论分析，首次提出量子隧穿效应能够解释该衰变过程，从而奠定了隧穿理论在核物理中的应用基础。随后，物理学家开始研究多个粒子同时参与的隧穿现象，他们把目光投向了超导。许多著名科学家的名字出现在这条研究道路上。在超导材料中，电子可以形成“库珀对”。如果两个超导体之间用一层薄的绝缘层相隔连接，就会形成“约瑟夫森结”。今年获奖的三名量子物理学家正是在这些先行者的成果基础上，通过“约瑟夫森结”实验首次证实，当超导体中的“库珀对”集体呈现量子态时，整个电路能像单个粒子一样实现隧穿跃迁，打破了量子效应仅存在于微观世界中的传统认知。
诺贝尔物理学委员会主席奥勒·埃里克松表示，百年来量子力学不断带来新的惊喜，它为数字技术提供了基础。今年的诺贝尔物理学奖成果为开发下一代量子技术提供了机遇，包括量子密码学、量子计算机和量子传感器。诺贝尔物理学委员会成员埃娃·奥尔松接受采访时说，今年的获奖成就打开了“通向另一个世界”的大门，使人们能够在更大尺度上研究量子力学世界。当前多国都在开展量子力学相关研究，如量子计算机等，相信未来这一领域会带给我们更多惊喜。她强调，要推动相关领域的发展，国际合作至关重要，很多重大成果正是通过国际合作实现。她表示，自己在研究中就与中国、欧洲、韩国、日本等多国同行合作，这些合作让研究更具有深度和多样性。“科学属于全人类，”她说，在量子科学领域，“国际合作是寻找未来解决方案的关键”。
此外，瑞典皇家科学院宣布将2025年诺贝尔化学奖授予北川进、理查德·罗布森和奥马尔·M·亚吉三名科学家，以表彰他们在金属有机框架开发方面所作出的贡献。这类材料可用于从沙漠空气中收集水分、捕获二氧化碳、储存有毒气体或催化化学反应等。金属有机框架具有巨大的潜力，为实现具有新功能的定制化材料带来了前所未有的机遇。在三名获奖者的突破性发现之后，化学家们构建了数以万计不同种类的金属有机框架材料，其中一些材料可能有助于解决人类面临的许多重大挑战。
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