重点一:Google量子电脑核心人物John M. Martinis、Michel H. Devoret 与John Clarke 获颁诺贝尔物理学奖,表彰其对超导量子技术与量子感测的关键贡献。
重点二:三人以可手持电路清楚展示量子穿隧与能阶量子化,奠定超导量子位元从小型实验走向多量子位元装置的里程碑。
重点三:延续Google 2019 年宣称的「量子霸权」与2024 年Willow 晶片成果,量子计算应用前景涵盖资安、药物研发与金融建模。
2025 年诺贝尔物理学奖颁予John Clarke(约翰·克拉克)、Michel H. Devoret(米歇尔·德沃雷) 与John M. Martinis(约翰·马丁尼斯),表彰其在电路系统中揭示「宏观尺度的量子穿隧效应」及「能量量子化」现象。

此一成果打破过往对量子效应仅属微观世界的直觉限制,证明由大量粒子组成的电路也能呈现明确的量子行为,对量子工程与量子运算硬体设计具里程碑意义。此次获奖的核心在于让「宏观量子行为」变得可见、可控且可设计,为下一代量子技术铺路。
诺奖委员会主席Olle Eriksson(奥勒·艾瑞克森) 指出,量子力学自诞生逾百年仍不断带来新惊喜,同时其理论与技术已成为现代数位科技的基础,呼应今日从半导体、超导电路到量子感测的广泛应用。
瑞典皇家科学院表示,三人以实验性突破推进量子计算与量子感测的发展。其中,Martinis 与Devoret 均深度参与Google 的量子人工智慧硬体计画;Martinis 曾在Google 领导量子硬体并推进「量子霸权」,Devoret 则出任Google 量子硬体首席科学家,并任教于耶鲁大学与加州大学圣塔芭芭拉分校。
《彭博社》指出,本次奖项反映量子计算从学术走向实务应用的加速趋势,对资安、药物开发、金融建模等领域具有潜在颠覆性影响。
什么是量子穿隧?
总结以上,这三位得主的得奖理由可浓缩为两点:在超导电路中发现并精确测量「巨观量子穿隧」与「能量量子化」。
- 量子穿隧:一般球丢到墙上只会弹回来,不会「穿墙」。他们制作由两个超导体与中间薄薄绝缘层构成的「约瑟夫森接面」电路,让成群结队的电子配对(称为Cooper 对)像一个「巨大粒子」共同行动。原本电路处在「没有电压」的稳定状态,理应不会自行改变;但实验观察到它会突然「跳」到有电压的状态——等于整个系统像粒子那样穿过了看不见的能量障碍,这就是巨观版的量子穿隧。
继续用丢球来说明:你丢球到墙上,球一定会弹回来,是因为球没有足够能量打穿墙。但在量子世界,像电子这样的小粒子,明明「不够力」,却有机率直接出现在墙的另一边,像是穿过一道看不见的隧道,这件事就叫「量子穿隧」。

获奖3人做了一个超导电路(像一片晶片),让一整群电子结成「Cooper 双人组」,一起像「一颗巨大的单一粒子」运作。平常球丢到墙上一定弹回来,但在量子世界,粒子有机会「穿墙」到另一边,这叫「量子穿隧」。他们的电路就把这件事放大到肉眼可测的尺度:原本电路卡在「零电压」的状态,好像开关被卡住;结果它会突然「穿过障碍」跳到有电压的状态——这就是「宏观量子穿隧」。
- 能量量子化:他们用微波「喂能量」给系统,发现系统并非连续吸收能量,而是只有在「刚好对到」特定能量差时才会吸收,并升到更高的能阶。这证明即使是由「数十亿个Cooper 对」组成的巨大系统,能量仍以「固定份量」的台阶呈现。
想像坐电梯,只能停在第1楼、第2楼…,不能卡在1.3楼。量子世界里,原子、电子的能量也只有特定「楼层」可以待,这些固定的楼层就是能阶。要改变状态,必须拿到刚好对应的「票价」,也就是一份固定大小的能量,称为「量子」。拿到这一份,粒子就能跳到下一层;拿不到,就哪里也去不了。

在量子世界中,能量不是连续滑动,而是分成一格一格,只有到达或吸收了刚好对应的能量份量,才比较容易「穿过」束缚核子的能障,让α 粒子脱离;这呼应量子力学的「能量量子化」与「穿隧」概念。
上述的观测贡献在于,不只是把很多微小效果「堆起来」看,而是直接在可手持的超导电路上,量到整体性的量子行为(如共用的波函数)。他们首次在巨观尺度清楚展示:
量子规则不只属于微观世界,在适当条件下也能主宰「大的系统」。
白话来说:他们把量子世界的「穿墙术」与「能量一格一格」这两种怪现象,用可拿在手上的超导电路清楚做给大家看。
对未来量子电脑的意义?
上述宏观量子穿隧与能量量子化的证据,为更稳定、可扩充的超导量子电脑硬体奠定关键基础——让量子电脑的核心零件更「听话、稳定、可量产」,离实用更近。
研究证明量子效应不只存在于微小世界,也能在「电路」这类大尺寸系统中可靠重现。对超导量子位元而言,这代表能更精准设计能阶与穿隧特性、减少杂讯、延长相干时间,并提升运算正确率。
因可在宏观电路中量测与控制,制程与品管更贴近半导体工业,良率与可扩充性有望提升,让量子处理器从少数位元走向更大型、可实际解决问题的机器。















