2025年诺贝尔物理学奖颁发给约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷特与约翰·M·马蒂尼斯,以表彰他们在电路中发现的宏观量子力学隧穿效应和能量量子化。这一成果首次在宏观尺度验证了量子特性的可观测性,为超导量子计算奠定了理论基础。
量子隧穿效应是量子力学与经典物理学的显著区别,三位获奖者通过实验证实了大量电子在约瑟夫森结中的集体量子行为,并观测到宏观量子系统的能级量子化。约瑟夫森结作为“大型人工原子”,为超导量子比特的发展奠定了基础。当前主流的Transmon型超导量子比特通过特殊的非线性LC振荡电路构建二能级量子态系统,结合电路量子电动力学架构可实现高保真、长相干的量子操控。
超导量子计算产业近年来蓬勃发展,2019年谷歌推出53比特“悬铃木”量子芯片实现量子计算优越性验证,2024年谷歌Willow芯片及2025年中科大祖冲之3号超导量子芯片性能显著提升。未来产业有望逐步实现专用量子计算机商用化,并向全面容错量子计算时代迈进。
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风险提示:技术迭代不及预期;市场需求不及预期等。