2025年諾貝爾物理學獎授予三位在量子力學領域作出卓越貢獻的科學家：約翰·克拉克（John Clarke）、米歇爾·H.德沃雷特（Michel H. Devoret）和約翰·M.馬丁尼斯（John M. Martinis），以表彰他們在“電路中發現宏觀量子力學隧穿效應和能量量子化”方面的卓越貢獻。

三位科學家通過精密的實驗，成功證明了一個宏觀的電路（就是一塊可以用手拿起來的芯片）能像微觀粒子一樣，同時具有“穿墻術”（量子隧穿）和“能量臺階”（能量量子化）這些奇特的量子特性。

這解決了一個核心問題：我們如何在真實的電路硬件上，制造和控制量子計算機最基礎的元件？ 

這項成果被譽為量子計算機革命的基石，完成了量子計算機的“造磚”工作。

百年諾獎，偏愛量子

1918年，馬克斯·普朗克（Max Planck）因發現“能量量子”獲獎，這是量子理論的真正起點。

隨后，阿爾伯特·愛因斯坦（光電效應）、尼爾斯·玻爾（原子結構）、維爾納·海森堡和埃爾文·薛定諤（量子力學基本方程）等一系列開創性人物相繼獲獎。

自1918年以來，大約有三分之一到一半的諾貝爾物理學獎直接或間接地與量子理論的重大突破相關。

近十年的諾貝爾物理學獎中，諾獎的聚焦點已從“量子理論基礎”轉向了“利用量子特性實現的實驗突破”，多次頒發給了直接推動量子計算、量子通信和量子傳感等新興量子技術發展的實驗和發現。

表格整理了近十年諾貝爾物理學獎中的量子技術突破

諾貝爾物理學獎的歷程，清晰地展現了量子力學如何從一個大膽的理論猜想，經過數學化、實驗驗證，最終轉化為推動信息革命的實用技術。

量子力學是所有數字技術的基礎

量子力學是現代科學史上最深刻、最具顛覆性的理論，它幾乎推翻了我們所有的傳統直覺。

它揭示了微觀世界的能量量子化、不確定性、疊加態和量子糾纏等“怪誕”而真實的現象，并確立了世界的基石是內在的隨機性（而非決定論）和非局域關聯。

這一理論迫使人類重新審視因果關系、客觀實在性和知識的極限。

這份基礎理論的突破遠超簡單的技術升級，是對人類計算、通信和測量能力本質的飛躍。這些新興的量子工具，正在構建一個完全不同的世界：

·量子計算：利用量子疊加態和糾纏態，它可以去解決那些傳統機器在宇宙壽命內都無法求解的復雜問題，例如新藥開發、材料科學設計（例如超導材料）和復雜金融建模。

·量子通信：量子密鑰分發（QKD）利用量子世界觀的內在隨機性，保證了通信的物理學原理級安全，提供了物理原理上絕對安全的加密方式。

·量子測量：量子傳感器利用疊加和糾纏態的敏感性，可以達到前所未有的精度，用于引力波探測、高精度醫療診斷（如MRI）以及下一代導航系統。

正如2025年諾貝爾物理學獎委員會主席奧勒·埃里克松（Olle Eriksson）所說：量子力學極其有用，它是所有數字技術的基礎。

人類面臨的任何問題都有可能被量子計算機解決

如今，量子計算機正開啟新一輪科技革命，它不僅將重塑全球經濟和社會結構，也將改變我們的生產與生活方式。

尤其在處理特定類型問題時，量子計算機展現出指數級的加速潛力。

世界知名物理學家加來道雄博士畢生研究量子理論，他在《量子霸權》一書中這樣描述這一科學前沿：

? 攻克不治之癥——如癌癥、阿爾茨海默病、肌萎縮側索硬化、帕金森病，以及修復DNA損傷、延緩衰老等，可能成為量子計算機的下一個戰場。

? 引發第二次綠色革命——破解固氮秘密，以更低的能耗養活不斷增長的世界人口。

? 打造“超級電池”——加速無碳能源時代的到來，助力減緩全球變暖。

? 重現光合作用奇跡——人工光合作用或將在應對氣候危機的斗爭中帶來范式轉變。

……

我們或許正在見證“硅時代”走向終點的那一刻。

當晶體管尺寸繼續壓縮至僅約5個原子直徑時，電子的位置就會變得不確定，電子可能逃逸——漏電、短路與散熱問題，已成為無法跨越的物理極限。

摩爾定律，這把曾指引信息技術發展半個世紀的標尺，如今正在微觀物理極限與宏觀資源約束的雙重夾擊下逐漸失效。

雖然現在看起來一切仍然風平浪靜，但屬于量子時代的浪潮，終將排山倒海而來。

（文章部分觀點參考中信出版集團《量子霸權》）