六十多年，三代诺奖得主接力，实现宏观量子隧穿与迷你版‘薛定谔猫’

2025年10月11日

（图片来自网络）

三代诺奖得主接力探索，通过超导实验实现宏观量子隧穿与迷你版“薛定谔猫”，这是科技领域一项重大突破。2025年诺贝尔物理学奖授予三位科学家，表彰他们发现电路中宏观量子力学隧穿效应和能量量子化现象，他们的工作延续自约瑟夫森效应的发现与验证。

约瑟夫森结与量子隧穿

约瑟夫森结是超导电子系统关键部件，相关约瑟夫森效应由22岁物理学家布赖恩·约瑟夫森在上世纪60年代发现，为后续超导量子隧穿研究奠定基础。约瑟夫森效应体现超导状态下库珀对量子隧穿，是量子世界宏观化体现的前提。

量子力学叠加态常以“薛定谔猫”思想实验表述，而“迷你版”实现需将微观量子行为扩展至宏观系统。英国物理学家安东尼·莱格特设想在超导电路中观测宏观量子隧穿（MQT）现象，为实验方向指引。克拉克团队80年代实验首次实现这一构想，观测到宏观量子隧穿与能量量子化。

约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷特、约翰·M·马丁尼斯组成的团队，通过约瑟夫森结构建宏观超导电路，成功观测到宏观量子隧穿——零电压状态可自发跃迁至电压非零状态，形成叠加态，类似“薛定谔的猫”量子行为（尽管尺寸远小于实际猫）。

该系统含大量库珀对，仍能保持量子化能级与隧穿特性，为量子计算等应用提供基础，后续超导量子比特研究由此发展。