印媒：量子力學正處于關鍵轉(zhuǎn)折點

《印度快報》10月8日文章，原題：今年諾貝爾物理學獎反映出該領域更廣泛的變革 2025年諾貝爾物理學獎講述了一個連接兩個看似不相容世界的非凡故事。當瑞典皇家科學院宣布約翰·克拉克、米歇爾·H·德沃雷特和約翰·M·馬丁尼斯因“發(fā)現(xiàn)電路中的宏觀量子力學隧穿和能量量子化”而共同獲得獎項時，該獎項鼓勵的是將量子力學從微觀奇觀轉(zhuǎn)變?yōu)橛行喂こ态F(xiàn)實的工作。

在20世紀的大部分時間里，量子力學是屬于極小尺度的領域——單個原子、電子和光子遵循著違背日常直覺的規(guī)則舞動。粒子可以同時存在于多種狀態(tài)，它們可以像穿墻一樣隧穿勢壘，能量以離散包而非連續(xù)流的形式出現(xiàn)。這些都是人們無法看到、觸摸或直接體驗的現(xiàn)象。它們是數(shù)學抽象概念，雖然經(jīng)過實驗驗證，卻脫離了我們棲居的世界。

獲獎者們改變了這一基本假設。通過利用超導電路進行精密實驗工作，他們證明了量子行為并不局限于原子領域。那些大到足以握在手中的電路，展現(xiàn)出物理學家此前僅在單個粒子中觀察到的量子特性，一個宏觀電路系統(tǒng)可以從一種狀態(tài)隧穿到另一種狀態(tài)。

這一發(fā)現(xiàn)不僅僅是學術(shù)上的奇聞。諾貝爾委員會明確說道，今年的獎項“為發(fā)展下一代量子技術(shù)提供了機遇，包括量子密碼學、量子計算機和量子傳感器”。本質(zhì)上，獲獎者們在量子理論與量子工程之間架起了一座橋梁，開辟了技術(shù)產(chǎn)業(yè)正競相探索的道路。當我們審視量子計算的發(fā)展軌跡時，他們工作的重要性就變得更加清晰。今天的量子計算機雖然仍處于實驗階段，但能力日益增強，將從根本上依賴克拉克、德沃雷特和馬丁尼斯確立的原理。通過展示宏觀量子系統(tǒng)可以被操縱，他們?yōu)檎麄�技術(shù)革命提供了概念和實踐基礎。

2025年該獎項尤為引人注目之處，在于它揭示了諾貝爾物理學獎本身的演變。阿爾弗雷德·諾貝爾的遺囑規(guī)定，該獎項應授予“為人類帶來最大利益”的發(fā)現(xiàn)。幾十年來，物理學獎傾向于表彰基礎理論見解或?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)，如夸克、宇宙微波背景輻射、希格斯玻色子、引力波等，其技術(shù)應用往往在數(shù)十年后才出現(xiàn)，甚至根本沒有。

然而近年來，該獎項越來越多地認可處于基礎物理學與變革性技術(shù)交叉點的工作。去年，諾貝爾物理學獎被授予約翰·霍普菲爾德和杰弗里·辛頓，以表彰他們在人工神經(jīng)網(wǎng)絡方面的基礎工作，標志著這一轉(zhuǎn)變。今年的獎項延續(xù)了這一趨勢。獲獎者們并未發(fā)現(xiàn)新的基本粒子或力，而是展示了已知的量子原理如何在未來工程系統(tǒng)中得以體現(xiàn)。

這種演變反映了物理學本身更廣泛的變革。21世紀以來，物理學日益與新興技術(shù)緊密結(jié)合，純粹物理學與應用物理學之間的界限已變得模糊。如今的基礎研究常由技術(shù)可能性驅(qū)動，而技術(shù)突破也往往源于深刻的理論見解。

2025年是國際量子科學與技術(shù)年，標志著現(xiàn)代量子力學發(fā)展已過一個世紀。該領域已到達一個關鍵的轉(zhuǎn)折點。量子計算機盡管仍有局限，但已開始解決傳統(tǒng)機器無法企及的問題。量子傳感器有望在各種測量中實現(xiàn)前所未有的精度。量子密碼學提供了理論上不可破解的安全性。

這些發(fā)展均可追溯至今年諾貝爾獎所表彰的工作。通過展示量子行為可以被工程設計而不僅僅是觀察，克拉克、德沃雷特和馬丁尼斯協(xié)助量子力學從自然理論轉(zhuǎn)變?yōu)樾录夹g(shù)的工具包。量子模擬可能會加速新藥物的發(fā)現(xiàn)，金融建�？赡苋谌雮鹘y(tǒng)計算機無法執(zhí)行的量子算法，材料科學可能發(fā)生變革。量子力學未來的確切輪廓尚不確定，但其基礎正建立在這三位物理學家?guī)椭�確立的原理之上。

隨著量子技術(shù)持續(xù)快速發(fā)展，我們很可能會回顧這個獎項，視其標志著一個關鍵轉(zhuǎn)折點：更多人將認識到，量子力學已從一場科學革命演變?yōu)橐粓黾夹g(shù)革命，而我們才剛剛開始探索。（作者蘇比馬爾·巴塔查吉，余楓譯）