2025年的諾貝爾物理學獎得主7日揭曉,瑞典皇家科學院決定將諾貝爾物理學獎頒發給克萊克(John Clarke)、德沃雷(Michel H. Devoret)與馬丁尼斯(John M. Martinis)。諾貝爾獎官方表示,這是表彰他們「在電路中發現宏觀量子力學隧穿效應與能量量子化現象」的貢獻。
諾貝爾委員會指出,物理學的核心疑問在於:量子力學效適用的系統最大能達何種尺度,今年諾貝爾獎得主透過電路實驗,在手掌即可盈握的尺度中,同時觀測到量子穿隧效應與能量量子化現象。1984至1985年間,克拉克、德沃雷特與馬丁尼斯使用超導體(具零電阻傳導特性)建構電子電路。電路中透過非導電薄層隔開超導元件,形成「約瑟夫森結」結構。透過精確測量與調控電路特性,他們在通電時成功觀測到特殊現象:所有流經超導體的帶電粒子,竟如同單一粒子般在整個電路中協同運動。
這個宏觀粒子系統最初處於「零電壓流通」狀態,如同被無形勢壘困住。實驗中系統卻展現量子特性——藉由穿隧效應突破零電壓狀態,並透過電壓變化偵測到狀態轉變。得獎者更證實該系統完全符合量子力學預測:具有能量量子化特性,僅能吸收或釋放特定能量單位。
頒獎詞指出,現今電腦微芯片中的電晶體,正是量子科技的成熟應用範例。本屆諾貝爾物理學獎的研究成果,更為下一代量子科技開拓道路,包括量子密碼學、量子電腦與量子感測器等尖端領域。
據委員會介紹,克萊克1942年生於英國劍橋。1968年獲英國劍橋大學博士學位,現任美國加州大學柏克萊分校教授;德沃雷,1953年生於法國巴黎。1982年獲法國巴黎南大學博士學位,現任美國康乃狄克州紐哈芬市耶魯大學及美國加州大學聖塔芭芭拉分校教授;馬丁尼斯,1958年出生。1987年獲美國加州大學柏克萊分校博士學位,現任美國加州大學聖塔芭芭拉分校教授。