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2025诺贝尔物理学奖——宏观量子隧穿 2025年的诺贝尔物理学奖,颁给了三位让"量子穿墙术"在肉眼可见的世界里成真的科学家。他们的成就,打破了量子现象只存在于微观世界的认知边界。 想象一下,你面前有一堵坚固的墙,一个小球滚过来,按照常理它会被墙挡住反弹回去。但在量子世界里,这个小球有可能直接"穿墙而过",就像墙根本不存在一样,这就是量子隧穿效应。过去,科学家们认为这种神奇的现象只会发生在电子、原子这样的微观粒子身上。 然而三位获奖者在包含数十亿个电子的宏观电路中,观测到了量子隧穿现象。这就好比不是让一个小球穿墙,而是让一辆装满货物的大卡车穿墙而过。 他们的实验平台叫做超导量子干涉器,简称SQUID。这个装置的核心是约瑟夫森结——可以把它想象成一个特殊的三明治:两片超导体面包,中间夹着一层极薄的绝缘体。在超导状态下,电子会两两配对形成"库珀对",它们像舞伴一样手拉手前进。 神奇的是,即使中间有绝缘层这堵"墙",库珀对也能通过量子隧穿穿越过去。更重要的是,当整个系统被困在一个能量"山谷"里时,它不需要翻过能量的高山,而是直接从山底隧穿到另一侧,产生了可以测量的宏观电压变化。 在1984年和1985年的实验中,三位科学家分别证实了这个宏观量子隧穿效应的存在。这不仅验证了量子力学在大尺度上依然有效,更为后来的量子计算机发展奠定了基础。 今天的量子计算机,很多就是基于这种超导量子比特工作的。可以说,这三位科学家用严谨的实验,把量子世界的魔法带到了人类可以直接操控的尺度上,开启了量子科技的新纪元。#量子力学
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