諾貝爾物理學獎出爐！三學者證實「可握於掌心」的量子穿隧現象，讓量子從理論跨入現實

2025年諾貝爾物理學獎於10月7日揭曉，今年的獎項由三位長年在美國加州大學任教的學者——英國籍的約翰．克拉克（John Clarke）、法國籍的米歇爾．H．德沃雷（Michel H. Devoret）與美國籍的約翰．馬丁尼斯（John M. Martinis）共同獲得，表彰他們「在電路中發現宏觀量子穿隧與能量量子化現象」。三人將共享1100萬瑞典克朗（約新台幣3200萬元）的獎金。

量子效應不再遙不可及：宏觀世界的量子奇蹟

量子力學問世百年，仍不斷挑戰人類對現實世界的理解。瑞典皇家科學院指出，物理學界長期以來的一個根本問題是：「究竟多大的系統，仍能展現量子力學的效應？」克拉克、德沃雷與馬丁尼斯的突破性研究，終於讓這道問題有了明確答案——即使是一個「能握在手中的電路」，也能展現出量子世界的奇特行為。

三位得主在1980年代中期，以超導體材料構成電子電路，並利用一層極薄的絕緣層製成「約瑟夫森接面（Josephson junction）」。這個微型電路能在無電阻的狀態下傳導電流，形成一個可操控的量子系統。實驗中，他們觀察到電流能從「零電壓」狀態突然穿越能障，轉變為有電壓的狀態——這正是量子穿隧（Quantum Tunnelling）的典型表現。

更令人驚訝的是，這個系統吸收與釋放能量的方式並非連續，而是以離散的「能階」進行，完全符合量子力學預測，成功證明「能量量子化（Energy Quantisation）」可在宏觀尺度上存在。

從理論走向應用：開啟下一代量子科技藍圖

「令人讚嘆的是，百年前的量子理論仍不斷帶來驚喜，並持續成為現代科技的根基。」諾貝爾物理獎委員會主席奧勒．埃里克森（Olle Eriksson）指出，這項研究不只是對理論的驗證，更是未來科技的基石。

事實上，現代所有數位科技的基礎——包括電腦晶片中的電晶體——皆源自量子力學的原理。而這次的發現，更為「下一代量子科技」開啟全新契機。從量子密碼學（Quantum Cryptography）、量子電腦（Quantum Computing），到量子感測器（Quantum Sensors），三位學者的研究提供了在工程實驗中實現量子效應的具體方法，讓「量子」正式從理論邁入可實用的技術領域。

三位得主簡介：橫跨歐、美的量子研究先驅

約翰．克拉克（John Clarke）：1942年生於英國劍橋，1968年獲劍橋大學博士學位，現任美國加州大學柏克萊分校教授，長期從事超導與量子量測領域研究。

米歇爾．H．德沃雷（Michel H. Devoret）：1953年生於法國巴黎，1982年獲巴黎南大學博士，現任耶魯大學及加州大學聖塔芭芭拉分校教授，被譽為「量子電路之父」。

約翰．M．馬丁尼斯（John M. Martinis）：1958年生，1987年獲加州大學柏克萊分校博士，現任加州大學聖塔芭芭拉分校教授，曾領導Google量子電腦研究團隊，是推動量子運算實驗化的重要人物。

從晶片到未來：讓量子世界觸手可及

諾貝爾委員會強調：「他們的實驗在一枚晶片上揭示了量子物理的實際運作。」

從看不見的微觀粒子，到可以親手持握的電路晶片，這項研究的意義不僅在於科學突破，更象徵人類對自然界理解的新篇章。

隨著量子效應從理論走向可控實驗，未來的科技應用將不再受限於微觀實驗室，而可能延伸至日常生活中的通訊、醫療與運算系統。正如本屆物理獎評語所說：「這是一場將量子帶入現實的實驗，讓量子不再只是理論，而是可見、可用的科技。」

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