新京报讯（记者张璐）北京时间10月7日下午5时45分，2025年诺贝尔物理学奖揭晓。美国科学家John Clarke、Michel H. Devoret和John M. Martinis获奖，以表彰他们“发现了电路中的宏观量子力学隧穿效应和能量量子化”。中国科学院物理研究所研究员范桁、北京量子院执行院长常凯接受新京报记者采访，对获奖人所做出的贡献进行解读。专家表示，三位获奖人为超导量子计算做了一系列奠基性工作。

10月7日，瑞典皇家科学院宣布，三名科学家因在量子力学领域的贡献获2025年诺贝尔物理学奖。新华社记者 彭子洋 摄

“他们的发现为基于超导约瑟夫森结的量子效应，超导约瑟夫森结是宏观器件，是可以看得见的，但是这种宏观器件在极低温条件下，展现出量子化能级，具有叠加等量子效应，是超导量子比特器件的基础，是超导量子计算的关键。”范桁说。

据范桁介绍，经典计算比特只能处于0和1两个状态，但量子计算不同，量子比特是0和1的叠加态，带来了超强的并行计算能力。在解决某些问题时，量子计算机具有超越经典计算机的能力。

量子计算技术路线主要包括超导、离子阱、光量子、中性原子等，每种技术都有优势和应用前景。“离子阱、光量子等都是微观量子态，但是超导是宏观量子态，即量子态本身要做成一个肉眼所看到的器件，并展示出量子性。超导量子比特无法在常温下工作，需要放入稀释制冷机中，稀释制冷机的温度比绝对零度（零下273.15℃）仅高了0.01℃，避免热量（噪声）对量子态进行干扰。

“量子系统是微观世界的规律，原子、分子都遵循量子力学的原理，但是能不能有看得见、摸得着的宏观的量子效应，过去大家都不太清楚。”范桁说，1985年，John Clarke、Michel H. Devoret和John M. Martinis设计了一个超导器件，这个器件相对比较大，是肉眼可以看见的，在这种情况下很难有所谓的量子效应，但他们在这个系统里观测到了量子效应，即他们首先在宏观可控的系统中发现了量子效应，把量子器件从微观尺度突破到宏观尺度。”

“这项工作的意义不在于基础的物理意义，而在于它是现在超导量子计算的基础。”范桁说，John M. Martinis此后在加利福尼亚大学圣巴巴拉分校做教授，并极大地推动了超导量子计算的发展。约10年前，他的整个团队加入谷歌，极大地推动了超导量子计算的迅速发展。2019年，他们发表了关于实现“量子霸权”（指量子计算装置在特定测试案例上表现出超越所有经典计算机的计算能力）的文章，他在谷歌领导的科研团队用53个量子比特随机线路采样，实现了超越经典计算能力的展示。

“所以说，三位获奖人为超导量子计算做了一系列奠基性工作，发现宏观的约瑟夫森结在特殊条件下展示出量子性质，为后续建设超导量子计算机奠定了坚实的基础。”范桁说，在超导量子计算中，John M. Martinis还是将几个量子比特发展到几十量子比特的最重要的推进人。

范桁认为，从今年的诺贝尔物理学奖来看，获奖成果不仅要有大的影响力，也要有很好的发展前景。超导量子计算是最具发展前景的量子计算技术路线之一。“目前总体上看，多个技术路线还没有收敛，大家还不确定到底哪一个是最好的，但谷歌、IBM以及国内的诸多研究组集中于超导量子计算，表明这一路线的发展前景非常好。”在他看来，诺奖不仅承认三位科学家奠基性的贡献，也非常看好超导量子计算未来的发展。

“三位获奖人可以说是超导量子计算的奠基人。”北京量子院执行院长常凯也表示，他们的工作奠定了基于约瑟夫森结制造超导量子比特的基本原理。John Clarke是最早研究超导量子电路的科学家之一，另外两位则一直活跃在超导量子电路以及超导量子计算领域至今。Michel H. Devoret和John M. Martinis在谷歌量子计算团队中发挥了关键作用。

“他们获得诺奖的工作是在20世纪80年代做出的，我认为主要的意义有两个”，常凯说，一是基础科学层面上的，证明了量子力学中的波动行为不仅可以出现在微观系统中，也可以通过超导这样的“宏观量子态”出现在宏观系统中。类似的“宏观量子态”还有量子霍尔效应、分数量子霍尔效应，此前也都获得了诺奖。

二是在技术层面上，为当前非常火热的超导量子计算芯片的制造提供了基本思路。量子计算是可能带来颠覆性影响的下一代信息技术，而超导量子计算是目前所有技术路线中发展最成熟的一条，有望在五到十年的时间内在实用问题上演示其优越性。未来量子计算与当前基于CPU、GPU的计算机融合，将可能在人工智能、生物医药、密码安全、材料制造等领域展现远超经典计算机的计算能力。

编辑 张磊

校对 付春愔