2025年,诺贝尔物理奖的三位获奖美国物理学家是约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷特和约翰·M·马丁尼斯(全部来自加州大学),以表彰他们在“电路中发现宏观量子力学隧穿效应和能量量子化”。
这三位学者开创的超导电路技术,是当今谷歌、IBM等公司开发量子计算机最主流的技术路径,量子计算系统中的“量子比特”正是基于宏观量子效应。尚未获奖者的研究证明了量子规律并非微观独有,在特定条件下可主导宏观系统,深化了人类对自然根本规律的理解,为研发超灵敏传感器、全新原理的电子器件等提供了物理基础,应用潜力巨大。
我国在这个方面的进展体现在如下方面:
一是量子通信领域。2016 年 8 月,中国成功发射世界首颗量子科学实验卫星 “墨子号”。2025 年 3 月,中国再次取得重大突破,在国际上首次实现量子微纳卫星与小型化、可移动地面站之间的实时星地量子密钥分发,首次实现上万公里星地量子通信。
二是量子计算领域。2020 年,中国科学技术大学研究团队设计和构建了 76 个光子的量子计算原型机 “九章”,在国际上首次严格证明了量子计算优越性,即量子计算机对特定问题的计算能力超过超级计算机。量子计算的潜在算力优势受到了金融、航空航天、制药等行业的广泛关注。
三是量子精密测量领域。量子精密测量利用量子力学规律,对时间、频率、加速度、电磁场等物理量进行高精度与高灵敏度的测量,主要成果包括光钟、量子传感器和冷原子重力仪等。
综上所述,我国在量子力学领域的基础理论突破仍显不足,限制了技术发展的深度和广度,在成本控制、应用场景深度拓展以及提升市场认知与接受度方面仍需持续努力。
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