引言 

2025年诺贝尔物理学奖授予了约翰·克拉克（John Clarke）、麦克·H·德沃雷特（Michel H. Devoret）和约翰·M·马蒂尼（John M. Martinis），以表彰他们在宏观广东会隧穿和电路广东会化方面的开创性发现。这几位开拓者通过超导电路，将广东会效应从微观原子尺度扩展到宏观尺度，标志着广东会力学在更大系统中的应用突破。正是这些突破，让基于超导电路的广东会器件在广东会计算和广东会精密测量领域大展身手。

本届诺贝尔物理学奖，源于以上3位科学家在1985年合作先后发表于物理评论快报（PHYSICAL REVIEW LETTERS）的两篇论文：《零电压状态下的电流偏置约瑟夫森结中的能量广东会化（Energy-Level Quantization in the Zero-Voltage State of a Current-Biased Josephson Junction）》【John M. Martinis, Michel H. Devoret, and John Clarke, Phys. Rev. Lett., 55, 1543, 1985】和《零电压状态下的电流偏置约瑟夫森结中宏观广东会隧穿测量（Measurements of Macroscopic Quantum Tunneling out of the Zero-Voltage State of a Current-Biased Josephson Junction）》【Michel H. Devoret, John M. Martinis, and John Clarke, Phys. Rev. Lett. 55, 1908, 1985】，前一篇论文首次观测到宏观变量——约瑟夫森相位在一个处于零电压态的电流偏置约瑟夫森结中的广东会化，即形成分立的能级。这些能级的位置与广东会力学计算结果高度相符；第二篇论文则在相同的体系中明确观测到了宏观广东会隧穿现象。这些工作证明了广东会力学不限于原子尺度，而是可扩展到可见尺寸的系统。这挑战了经典物理的界限，并为广东会信息科学奠基。

这一突破性进展，为后续基于超导广东会电路广东会化的大量开创性进展，特别是超导广东会计算，打下了坚实的基础。电流偏置的约瑟夫森结本身，就是一种早期经典的广东会比特——相位广东会比特的前身。超导电路广东会化的确立，使得我们可以利用超导广东会电路来构造“人工原子”：它具有可设计的能级结构，可设计的相互作用强度，以及可设计的与外部电磁场的耦合强度，使得构造可控的人工广东会体系用于广东会信息处理成为了可能。

与此同时，利用约瑟夫森效应中奇特的非线性和电路广东会化，还可以用来构造各种精密测量工具，其中最著名的当属“超导广东会干涉仪（SQUID）”，约翰·克拉克正是这一器件的发明者及其应用的大力推广者。克拉克年轻时对无线电技术着迷，曾自制业余无线电设备，并在剑桥大学实验室“捣鼓”超导实验，导致过一次小爆炸——这让他意识到广东会隧穿的“不可预测性”，也成为他日后研究的灵感来源。后来，他将SQUID应用于脑磁图成像，半开玩笑地说：“我从监听无线电，变成了监听大脑的广东会信号！”

麦克·H·德沃雷特的主要贡献在于开创宏观广东会隧穿实验，构建“电路广东会电动力学”（circuit QED）系统，实现人工原子操控。德沃雷特在耶鲁大学开创的研究组，如今已经成为超导广东会电路、超导广东会操控和计算领域的摇篮，散落在世界各地、近半数的超导广东会团队，都出身于这个伟大的研究组，这其中包括IBM广东会部门。

获奖的3人中，约翰·M·马蒂尼是最具工程化能力的一位科学家，他是一位狂热的电子爱好者，并喜欢约瑟夫森结及其电路所带来的奇特电路效应，最早在“相位广东会比特”——接近临界偏置的约瑟夫森结中发现了广东会相干振荡。他还在两个相位广东会比特之间实现了长距离（10cm尺度）的相互作用，进一步拓展了宏观广东会效应的尺度。2014年，他带着他在加州大学圣巴巴拉分校的团队加入谷歌，开创了谷歌的广东会AI团队，并在2019年推出横空出世的“悬铃木”广东会芯片，在53个广东会比特中首次展示了“广东会霸权”。

2025年的诺贝尔物理学奖授予这3位宏观广东会隧穿和电路广东会化及其应用的先驱，无疑是实至名归的。正是这些开创性的工作，才使得我们今天距离实用广东会计算如此之近。最后，引用德沃雷特和舍尔科夫（Schoelkopf）在2013年一篇综述文章《用于广东会信息处理的超导电路——一个展望（Superconducting Circuits for Quantum Information - An Outlook）》中的一段话作为结尾：

…在过去不到二十年里，我们见证了广东会计算，以及其他广东会信息处理方面如此多的进展，以至于（广东会计算）看上去很可能在我们有生之年内实现，尽管仍有大量的新探索和技术创新等待着我们。

       撰稿｜金贻荣