科学家让宏观电路实现“穿墙术” 量子世界触手可及。 今年诺贝尔物理学奖颁给了一项震撼实验。三位科学家让量子效应出现在肉眼可见的电路里。这彻底打破了量子现象只属于微观世界的传统认知。 获奖者是约翰·克拉克、米歇尔·德沃雷和约翰·马丁尼斯。他们在上世纪八十年代完成了关键实验。目标直指一个物理学核心问题。由大量粒子组成的宏观物体能否表现出量子行为。 他们设计了一个精巧的超导电路。核心部件是约瑟夫森结。它由两层超导体中间夹一层极薄绝缘体构成。 在超导状态下，电子会两两结合形成库珀对。无数库珀对协同运动，使整个电路像一个巨大的量子粒子。这就为宏观量子现象搭建了舞台。 实验观察到两种神奇现象。一是宏观量子隧穿。电路初始处于零电压状态。按照经典物理，它应该一直保持这个状态。但实验中，系统会突然“穿过”能量势垒，产生电压跳变。就像在宏观世界看到了子弹穿墙。 二是能量量子化。这个宏观系统的能量变化不是连续的。而是一级一级台阶式跃迁。研究人员注入微波，只有当能量恰好匹配能级差时，系统才会吸收并跃迁。这和微观世界里的原子行为一模一样。 这个电路虽然包含数十亿电子对，尺寸却只有厘米大小。真正实现了在手掌心观察量子效应。 这项发现意义深远。它回答了薛定谔猫思想实验提出的难题。只要与环境隔离足够好，宏观系统也能遵循量子规律。 更重要的是，它直接推动了量子技术发展。约翰·马丁尼斯后来将这种超导电路用作量子比特。这就是当今主流量子计算机的技术基础。 从不可思议的实验室现象，到未来技术的基石。这条路走了四十年。 量子力学不再只是理论家的游戏。它已经成为工程师手中的工具。 参考资料 ：中国青年报等媒体报道整理