雖然時(shí)隔40年，但“獎(jiǎng)項(xiàng)似乎給得有點(diǎn)早”
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：時(shí)隔三年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)再次頒給了量子力學(xué)領(lǐng)域，你對(duì)此有何感想？
梁文杰（中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員）：我沒想到宏觀量子效應(yīng)和能量量子化會(huì)獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，但仔細(xì)去想，它們確實(shí)是比較基礎(chǔ)的概念，獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)也很合適，只不過，目前這兩個(gè)概念在應(yīng)用領(lǐng)域并沒有實(shí)現(xiàn)革命性的暴發(fā)，獎(jiǎng)項(xiàng)似乎給得有點(diǎn)早，這是我個(gè)人的判斷。
郭國(guó)平（中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任）：這次物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給這三位科學(xué)家，首先我覺得是比較大膽，畢竟量子計(jì)算的超導(dǎo)路線目前還并未完全走通或一定成功；其次，我認(rèn)為這代表了西方科學(xué)界對(duì)量子計(jì)算的一種鼓勵(lì)的態(tài)度，這是一種導(dǎo)向。
某從事超導(dǎo)量子計(jì)算研究、要求匿名的科學(xué)家：純粹個(gè)人看法，我認(rèn)為是早了。我認(rèn)為等超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)真正落地實(shí)現(xiàn)的那天再頒發(fā)給他們，可能才是最有說服力的。因?yàn)橐坏┱嬲龑?shí)現(xiàn)了超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)，它將直接改變?nèi)祟愄幚硇畔⒌母窬帧?/p>
但這其實(shí)也正是我想要呼吁的，我特別擔(dān)心諾獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給超導(dǎo)量子計(jì)算的開創(chuàng)者之后，大家會(huì)認(rèn)為超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)會(huì)馬上實(shí)現(xiàn)，更擔(dān)心別有用心者會(huì)過度炒作甚至消費(fèi)量子計(jì)算機(jī)，這對(duì)我們真正做超導(dǎo)量子計(jì)算的人而言，是一種傷害。
李曉鵬（復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授）：頒獎(jiǎng)前我也在想，這次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)大概率會(huì)頒給量子領(lǐng)域的科學(xué)家，因?yàn)榻衲陝偤檬乾F(xiàn)代量子力學(xué)誕生100周年。我并沒有想到是這三位科學(xué)家，但他們絕對(duì)是實(shí)至名歸的。我作為量子領(lǐng)域從業(yè)的科研人員，心情肯定非常激動(dòng)，也很受鼓舞。
李亮（上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院教授）：宏觀量子力學(xué)隧穿效應(yīng)和能量量子化雖然是相對(duì)小眾的領(lǐng)域，但是它至少屬于物理學(xué)。因此，聽到物理學(xué)獎(jiǎng)被頒發(fā)給這個(gè)領(lǐng)域后，我有一種如釋重負(fù)的感覺，覺得物理學(xué)獎(jiǎng)終于“回歸正常”了。
諾獎(jiǎng)評(píng)選近兩年發(fā)生了很大變化，這可能是諾獎(jiǎng)評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)“與時(shí)俱進(jìn)”的結(jié)果。今年它一方面強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)的前沿理論，同時(shí)又密切聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用。從這個(gè)意義上講，諾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)是下了一番功夫的。
為超導(dǎo)量子計(jì)算的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：能否通俗地介紹一下“宏觀量子力學(xué)隧穿效應(yīng)和能量量子化”是什么意思？這個(gè)研究有什么“用處”？
梁文杰：“量子隧穿效應(yīng)”通俗一點(diǎn)講就是嶗山道士念個(gè)咒語(yǔ)，然后穿到墻的另一邊了，這是量子力學(xué)的基本特點(diǎn)。在量子力學(xué)中，一個(gè)基本粒子的位置在空間上是彌散的，碰上一個(gè)勢(shì)壘時(shí)，它有一部分概率是在這兒，有一部分的概率直接跨過去了，勢(shì)壘對(duì)它來(lái)說沒有任何影響。
今年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)涉及的“宏觀量子隧穿”，就是說隧穿效應(yīng)達(dá)到了可以宏觀觀測(cè)的程度，即毫米級(jí)甚至更大尺度上。我們身邊常見的宏觀量子效應(yīng)就是超導(dǎo)體。
“能量量子化”是指能量只能按一份一份地變化。就像水龍頭里流出來(lái)的水，經(jīng)典條件下想調(diào)大流速，就把水龍頭開大；但如果是量子化的，比方說水流只能從每秒流1立方到2立方、3立方，但要想調(diào)到1.5立方就做不到了。這幾位諾獎(jiǎng)得主發(fā)現(xiàn)宏觀電路也存在量子化行為，可以借此進(jìn)行精準(zhǔn)的能量和信息傳輸和校準(zhǔn)。
傳統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的量子隧穿效應(yīng)都是在非常小的體系下，本次授獎(jiǎng)的工作證明量子隧穿也可以出現(xiàn)在拿在手里的器件里，且發(fā)現(xiàn)了其中的能量量子化效應(yīng)，這一效應(yīng)有可能成為未來(lái)電路的基礎(chǔ)，即電子電路不再只依靠數(shù)電子電量控制信息，而是宏量的電子相位相干調(diào)控來(lái)控制信息，這可能是他們（諾獎(jiǎng)委員會(huì)）看重的。
李曉鵬：這三位科學(xué)家和2022年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的三位科學(xué)家研究的領(lǐng)域很不一樣。量子力學(xué)最初是為了解釋原子、電子等非常微觀的粒子行為。2022年，三位科學(xué)家正是因?yàn)樵趩喂庾映叨壬向?yàn)證了量子糾纏現(xiàn)象而獲獎(jiǎng)。今年的三位得主，則是在宏觀器件中發(fā)現(xiàn)了量子力學(xué)隧穿和能量量子化。
在此之前，科學(xué)家并不知道在宏觀的人造器件中是否能夠觀測(cè)到量子現(xiàn)象，但他們通過設(shè)計(jì)超導(dǎo)電路系統(tǒng)，成功觀測(cè)到了量子力學(xué)效應(yīng)，顛覆了以往的認(rèn)知。這個(gè)發(fā)現(xiàn)也為后面超導(dǎo)量子計(jì)算的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，谷歌現(xiàn)在推動(dòng)的超導(dǎo)量子計(jì)算路線正是源于此。