2025 年 10 月 7 日，瑞典皇家科学院宣布，将本年度诺贝尔物理学奖授予美国加州大学伯克利分校约翰・克拉克、米歇尔・德沃雷特及约翰・马蒂尼斯，以表彰他们在 “宏观尺度量子隧穿效应发现及超导量子电路应用” 方面的突破性贡献。这一成果被业内视为 “量子技术从理论走向产业化的关键一步”，目前基于该原理的超导量子计算机已进入商用验证阶段。
核心突破：首次在宏观电路中观测量子隧穿
量子隧穿效应是量子力学核心现象之一，指微观粒子可突破经典物理中的能量壁垒 “穿墙而过”。此前该效应仅能在原子、电子等微观体系中观测，而三位科学家团队在 1984-1985 年间完成的实验，首次在毫米级电路中实现宏观量子隧穿观测：
实验设计：采用 “超导 - 绝缘 - 超导” 三层结构（约瑟夫森结），在 - 272℃超低温环境下，使超导体中电子形成 “库珀对”（宏观量子态）；
关键发现：当注入微弱电流时，电路电压从 “零值” 突然跃升至可测状态，证明 “库珀对” 集体穿过绝缘层，且能量变化符合量子化规律；
论文验证：1985 年相关成果发表于《物理评论快报》，被引用超 1.2 万次，为后续超导量子技术奠定理论基础。
技术落地：催生千亿级量子产业
目前该成果已在三大领域实现产业化突破：
量子计算：谷歌、IBM 等企业采用基于约瑟夫森结的超导量子比特，马蒂尼斯 2019 年主导谷歌团队构建 53 比特量子计算机，实现 “量子计算优越性”；我国中科院 2024 年发布的 “祖冲之号” 超导量子计算机，量子比特稳定性达国际领先水平，核心结构与本次诺奖成果同源。
量子传感：基于宏观量子隧穿原理的微波探测器，灵敏度较传统设备提升 1000 倍，可捕捉单个微波光子。上海交通大学 2025 年研发的量子磁传感器，已应用于早期肺癌磁场成像检测，诊断准确率提升至 92%。
量子通信：利用量子隧穿随机性生成的加密密钥，可抵御量子计算机破解。我国 “京沪干线” 量子通信骨干网 2025 年新增的 3 个节点，均采用基于该原理的加密模块，保障金融数据传输安全。
国内进展：同步布局抢占技术高地
随着本次诺奖成果关注度提升，我国在相关领域的研究加速推进：
科研团队：复旦大学黄吉平团队、中国科学技术大学潘建伟团队等，已在宏观量子态调控领域发表论文 200 余篇，其中《科学通报》2024 年刊发的 “约瑟夫森结电路优化方案”，将量子比特相干时间延长至 500 微秒；
产业应用：合肥量子科学实验室 2025 年启动 “超导量子器件量产线” 建设，预计 2026 年实现约瑟夫森结电路月产能 1000 片，支撑国内量子计算机规模化研发；
政策支持：“十四五” 国家重点研发计划将 “宏观量子效应应用” 列为重点专项，2025 年投入研发资金超 15 亿元，推动产学研协同创新。
科学家故事：四十载坚守终获认可
本次获奖的三位科学家，研究历程充满挑战：1980 年代初，“宏观量子效应” 研究因 “理论脱离实际” 多次被拒资助，克拉克团队曾靠私人经费维持实验；马蒂尼斯回忆，1984 年一次实验室断电导致三个月数据丢失，团队通宵重建实验系统才挽回关键成果。如今，82 岁的克拉克仍在加州大学伯克利分校指导研究生，其学生中已有 5 人成为量子领域知名学者。
瑞典皇家科学院评委奥勒・埃里克松表示：“这项成果不仅解答了‘量子效应能否突破微观限制’的科学谜题，更搭建起基础物理与产业应用的桥梁。随着全球量子技术竞争加剧，这类兼具理论深度与实用价值的研究，将成为科技突破的重要方向。”