師徒三人拿下諾獎！只是好像給得“有點早”

約翰·克拉克（左）、米歇爾·德沃雷特（中）和約翰·馬丁尼斯。

在量子力學誕生百年的2025年，這個領域又增添了新的諾貝爾物理學獎。

10月7日，2025年諾貝爾物理學獎揭曉，分別授予美國科學家約翰·克拉克（John Clarke）、米歇爾·德沃雷特（Michel Devoret）和約翰·馬丁尼斯（John Martinis），以表彰他們“發現了電路中的宏觀量子力學隧穿效應和能量量子化”。

“我完全驚呆了，我從來沒有想過會拿到諾貝爾獎。”當得知自己獲獎時，克拉克大吃一驚。1984年和1985年，克拉克帶著他的博士后德沃雷特和學生馬丁尼斯，針對由超導體構建的電子電路做了一系列實驗，證明了量子不僅存在于微觀世界，它的奇異特性還可以在像手掌那么大的宏觀系統中具象體現。

諾貝爾物理學委員會主席奧勒·埃里克森（Olle Eriksson）表示：“能夠慶祝百年歷史的量子力學不斷帶來新的驚喜，這真是太棒了。量子力學是極其有用的，因為它是所有數字技術的基礎。”

“獎項似乎給得有點早”

《中國科學報》：時隔3年，諾貝爾物理學獎再次頒給了量子力學領域，你對此有何感想？

中國科學院物理研究所研究員梁文杰：我沒想到宏觀量子效應和能量量子化會獲獎，但仔細想，它們確實是比較基礎的概念，獲獎也很合理。只不過，目前這兩個概念在應用領域并沒有實現革命性爆發，獎項似乎給得有點早。這是我個人的判斷。

中國科學技術大學教授、中國科學院量子信息重點實驗室副主任郭國平：首先，我覺得這次諾獎比較大膽，畢竟量子計算的超導路線目前并未完全走通或一定能成功；其次，我認為這代表了西方科學界對量子計算的鼓勵態度，是一種導向。

從事超導量子計算研究的匿名科學家：純粹個人看法，我認為是早了。等超導量子計算機真正落地的那天再頒發給他們，可能才是最有說服力的。因為一旦真正實現了超導量子計算機，將直接改變人類處理信息的格局。

但這其實也正是我想呼吁的，因為我特別擔心諾獎頒給超導量子計算的開創者后，大家會認為超導量子計算機會馬上實現，更擔心別有用心者會過度炒作甚至消費量子計算機。這對我們真正做超導量子計算的人而言是一種傷害。

復旦大學物理學系教授李曉鵬：頒獎前我在想，這次物理學獎大概率會頒給量子領域的科學家，因為今年剛好是現代量子力學誕生100周年。我沒有想到是這3位科學家，但他們絕對實至名歸。我作為量子領域的科研人員，心情非常激動，也很受鼓舞。

上海交通大學物理與天文學院教授李亮：宏觀量子力學隧穿效應和能量量子化雖然是相對小眾的領域，但至少屬于物理學。因此，聽到物理學獎頒發給這個領域后，我有一種如釋重負的感覺，物理學獎終于“回歸正常”了。

諾獎評選近兩年發生了很大變化，可能是諾獎委員會“與時俱進”的結果。今年它一方面強調基礎前沿理論，另一方面又密切聯系實際應用。從這個意義上講，諾獎委員會是下了一番功夫的。

為超導量子計算發展奠定基礎

《中國科學報》：能否通俗介紹一下“宏觀量子力學隧穿效應和能量量子化”？這個研究有什么“用處”？

梁文杰：“量子隧穿效應”通俗講就是嶗山道士念咒語后穿到了墻的另一邊，這是量子力學的基本特點。今年諾獎涉及的“宏觀量子隧穿”，是說隧穿效應達到了可以宏觀觀測的程度，即毫米級甚至更大尺度。我們身邊常見的宏觀量子效應是超導體。

“能量量子化”是指能量只能一份一份地變化。就像水龍頭里的水，經典條件下想調大流速，需要把水龍頭開大；但如果是量子化的，比方說水流只能每秒流1立方、2立方、3立方，但想調到1.5立方就做不到了。幾位諾獎得主發現宏觀電路也存在量子化行為，可以借此進行精準的能量和信息傳輸與校準。

傳統量子隧穿效應都存在于非常小的體系中，這次獲獎的工作證明量子隧穿也可以出現在手里拿的器件中，且發現了其中的能量量子化效應。這一效應有可能成為未來電路的基礎，即電子電路不再只依靠數電子電量控制信息，而是通過宏量的電子相位相干調控來控制信息。這可能是諾獎委員會看重的。

李曉鵬：兩次諾獎的領域很不一樣。量子力學最初是為了解釋原子、電子等非常微觀的粒子行為。2022年，3位科學家正是因為在單光子尺度上驗證了量子糾纏現象而獲獎。今年的3位得主則是在宏觀器件中發現了量子力學隧穿和能量量子化。

在此之前，科學家并不知道能否在宏觀的人造器件中觀測到量子現象，但他們3人通過設計超導電路系統，成功觀測到量子力學效應，顛覆了以往的認知。這個發現為之后超導量子計算的發展奠定了基礎，谷歌現在推動的超導量子計算路線正源于此。

李亮：隧穿效應、能級量子化都是量子力學領域非常基本的物理概念，同時又和下一代量子技術密切相關，量子比特、量子計算、量子傳感、量子密碼等技術都從此概念出發。離開能級的量子化，所有這些量子電路的功能都無法實現。

匿名科學家：在量子力學領域，有一個自然的問題是量子力學在宏觀體系中是不是也適用？他們40年前的這項實驗，正是從科學角度證明了宏觀體系一樣遵循量子力學規律。他們在電路中把溫度、噪聲等干擾降到極低水平，證明了宏觀體系中存在相同的量子效應，這直接催生了超導量子計算的發展。總之，一是它有很深的物理思想，就是量子力學的適用范圍；二是它促進了超導量子計算的誕生和發展。

不會因為一次諾獎就一定“前景光明”

《中國科學報》：此次獲獎會給量子力學及相關領域未來發展帶來怎樣的影響？我國的布局如何？

匿名科學家：3位開創者雖然開辟了超導量子計算路線，但同時指出了其中的難點——如何把宏觀量子體系的噪聲、溫度等各種干擾因素降到單量子水平，尤其是在達到一定規模后，這背后的科學問題和工程問題極其復雜。所以，我希望大家對量子計算機研發仍保持耐心，這個領域并不會因為獲頒諾獎就一定前景光明、一帆風順。

上海交通大學物理與天文學院教授羅衛東：今年的諾獎頒給他們，主要是因為其研究的超導約瑟夫森結展現出宏觀量子性質，包括量子隧穿和量子化能級。這是我們發展下一代量子技術的基礎，我認為這是建造未來量子計算機最重要的技術路線，對我國量子計算發展具有鼓勵和推動作用。

李曉鵬：目前，量子計算開始從實驗室走向應用，我們也在關注量子計算是否可以在一些有價值的問題上展現出應用優勢，但具體落地還需要時間。現在確實是量子科技發展的大時代，獲得諾獎只是一個方面，接下來肯定會引發社會各界越來越多的關注，推動量子計算從基礎科學向應用發展。

梁文杰：現在主流的量子計算路徑包括超導量子計算、光量子計算、冷原子量子計算，以及硅自旋量子計算等，最接近工程化的可能就是超導量子計算。目前，中國科學技術大學潘建偉院士領導的團隊對此貢獻很大，中國科學院物理研究所、復旦大學等諸多單位也在這個方面貢獻力量。中國量子計算在世界上有著重大影響力。

榮譽不只歸于“大佬”

《中國科學報》：你跟幾位獲獎者是否有過交集？他們給你什么樣的印象？

羅衛東：最年長的是克拉克，他一直在美國加州大學伯克利分校任教。20多年前，我在該校物理系讀博士時，經常在物理系樓里碰到他。他個人特征挺明顯的，一個笑瞇瞇的高個子老頭。

匿名科學家：現在美國做量子計算的人中，許多都是克拉克的“徒子徒孫”。克拉克很有大科學家的風范。我記得有次開會，他的學生把他圍在中間，熱火朝天地討論量子計算相關問題。

德沃雷特是一個非常執著的人。記得一次在日本開會，他作完報告后我上前請教幾個學術問題，他非常嚴謹，認真地問我問題是什么，然后才條分縷析地答復我。馬丁尼斯則是一個非常活躍且思路開闊的人，關于他的“江湖傳說”有很多。

郭國平：我們課題組沒有與這3位科學家合作過，但早年間在幾次會議上遇到過，其中馬丁尼斯應該是最知名的。當年打造谷歌量子計算機，他功不可沒。馬丁尼斯是非常純粹的科學家，特別專注于技術細節，對技術要求非常高，而且總能一點一點地往前做。

李曉鵬：我在一些會議上和馬丁尼斯打過交道，一起喝過酒也聊過天。他是一位典型的美國科學家，對自己的研究非常有熱情，也很隨和，很愿意和年輕人打成一片，探討科學問題。

我最近一次見到他是在2018年，我們聊了未來超導量子計算的發展方向。這一年剛好是一個很關鍵的節點——馬丁尼斯領導團隊開發了72量子比特的新量子處理器Bristlecone。這項工作使超導量子比特的錯誤率降到量子糾錯的閾值，意味著未來有可能做成超導量子計算機。當時，馬丁尼斯對超導量子計算機的發展表示了巨大的信心。回過頭來看，超導量子計算的發展趨勢和他當時的預測一致。比如2024年12月，谷歌發布了最新量子芯片Willow，不過那時馬丁尼斯已經離開谷歌了。

梁文杰：師生組合獲諾獎的比較少，這鼓勵了所有年輕老師和學生，榮譽并不只歸于“大佬”，他們3位在該成果中的貢獻都得到了認可。

《中國科學報》：此次諾獎的頒發對我們有何啟發？

郭國平：作為從業者，只覺得肩上的壓力更大、擔子更重了。

李曉鵬：我認為，國內的量子科技，包括量子計算、量子通信和量子精密測量，已經發展到與國外同樣的水平。但也要承認，我國在基礎科學創新、人才積累方面，與美國仍有一定差距。

羅衛東：今年的諾獎屬于凝聚態物理領域。在凝聚態物理領域做科研的大部分是小團隊，一個導師帶著幾個學生、博士后在干。很多時候，小科研團隊開展自由探索型研究，也能夠作出很重要的貢獻。

梁文杰：我覺得，每位年輕的科研人員要找到“讓自己一談起來兩眼發光”的領域，不必在意這個領域是否能得到諾貝爾獎，關鍵在于你是否感興趣并且認為這個工作特別重要，值得花一輩子去追求。