
2025年諾貝爾物理獎頒發給約翰・克拉克(John Clarke)、米歇爾・H・德沃雷(Michel H. Devoret)和約翰・M・馬蒂尼斯(John M. Martinis),表彰他們在宏觀量子力學領域的開創性研究。他們的成果成功將微觀量子現象呈現在巨觀世界中,為量子電腦技術奠定了關鍵基礎。台灣科技媒體中心特別舉辦線上記者會,邀請五位物理學家解析這項研究的重要性,並指出這項突破性發現不僅拓展了量子力學的應用範疇,更推動量子電腦技術邁向嶄新里程碑。
根據中央研究院副院長周美吟的說明,三位獲獎者的研究始於1984至1985年間,當時三人同屬加州大學柏克萊分校的研究團隊,克拉克為指導教授,德沃雷為博士後研究員,而馬蒂尼斯則是研究生。他們成功設計出一套基於約瑟夫森接面(Josephson junction)的電子電路,首度在巨觀世界中觀測到量子穿隧效應及量子能階的量化現象。這些現象原本僅存在於微觀領域,透過實驗,研究團隊讓量子現象在巨觀世界中顯現,這為後續量子電腦的技術應用奠定了基礎。
國立陽明交通大學電子物理系教授仲崇厚指出,量子穿隧效應的核心與量子力學的粒子波動二元性息息相關。成對的超導電子以波動形式,具有一定機率穿越古典物理中無法逾越的位能障礙,這正是量子穿隧的本質。他進一步解釋,實驗中透過電壓的變化量測到量子穿隧效應,並證明該系統的行為具有量子化特性,這一突破成為現今超導量子位元設計的基石。
中央研究院物理研究所特聘研究員陳啟東補充,量子穿隧效應的應用範疇廣泛,從醫療檢測的核磁共振設備,到天文觀測中的微波檢測器,甚至於掃描穿隧式顯微鏡,都依賴這一技術。此外,超導量子電腦的發展,亦是以此為核心原理,並逐步走向成熟。
中央研究院院長廖俊智強調,馬蒂尼斯與台灣的合作關係密切。他於2014年加入Google領導量子電腦團隊,並在2019年於《自然》期刊發表研究,證明量子電腦的運算能力已超越傳統電腦,成為量子資訊科學的重要里程碑。2021年起,馬蒂尼斯擔任中央研究院量子電腦計畫顧問,並於2023年受邀成為「中央研究院講座」主講人,雙方每週進行兩次線上會議,深入探討量子電腦製程的理論與實務,為台灣的量子科技發展注入關鍵動能。

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