原创 科学大突破!巴掌大芯片实现“量子穿墙”,百年理论终现宏观奇迹
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2025-10-11 10:01:04
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一块小芯片,能有多大的能耐,今年诺贝尔告诉大家,他们手里那块微不可见的芯片,直接把普通人的认知击穿,穿墙术,那不是神话吗?

过去一百年里,量子力学一直被认为是“微观世界”的专属游戏,离我们日常生活远得很,可就是这块芯片,第一次在“肉眼可见”的尺度下,实打实地演示了量子隧穿现象。

原本只存在于理论上的“穿墙术”,成了现实世界里可以稳定运行的现象,说直白点,以前只有电子能偷偷摸摸地穿越障碍物,现在,科学家们把这种能力放大到了我们能看得见的尺度,还能控制。

谁说量子只能躲在显微镜下?

量子力学早在上世纪二十年代就已经冒头了,不过没有相对论大众化,,但仍有一批科学家对此非常着迷,他们提出的理论当时看起来离谱得很,说粒子能同时处于多个状态,这不是专门跟爱因斯坦打擂台吗?

问题是,这些现象从来没在我们生活上实证过,科学家们也有共识:量子效应只在极小的世界里才有效,比如几个原子那么小的地方,到了宏观世界,这些奇奇怪怪的行为都会被“平均掉”。

可就是在今年,这种认知被改变,科学家们在一块1.5厘米左右的芯片上,观察到了清晰的量子隧穿现象,这芯片不是什么高科技新材料,而是一个特别设计的“约瑟夫森结”结构。

还是超导体结构,这样的结构早在几十年前就被研究过,但那时候大家只是拿它来验证量子行为的存在。

如今,他们把这个结构放大了,把原本只能在纳米尺度里观测到的现象,带到了厘米级别,而且还能稳定重复,这就不只是理论上的突破了,而是对整个量子物理的实践意义做了个“升级”。

隐形的“墙”终于被撞开了

长期以来,科学界其实一直在琢磨一件事:量子效应到底有没有可能出现在我们能看见、能操作的世界里,如果量子规律不是只在微观世界里成立,那我们对自然规律的分类,就得重新来一遍。

这次的实验,最重要的不是技术多牛,而是它让“宏观量子”从一个纸上谈兵的概念,变成了现实中能测量、能验证、能控制的现象,换句话说,原本那堵“量子效应止步于微观”的隐形墙,现在被证实是可以突破的。

这背后当然不是几天就搞定的成果,从上世纪八十年代开始,科学家就已经在做实验,但那时候受限于技术手段,能测量的尺度很小,而现在的研究团队,有了高科技的加持,才让这个“穿墙行为”显得不再那么神秘。

他们在更严苛的环境中,成功让亿级数量的电子对,展现出量子态的特性,这种现象原本只在极小的粒子系统中才会出现,而如今,它在这块小芯片上真实发生了。

这就像你一直以为只有蚂蚁才能偷偷从墙缝爬过去,结果突然有一天,一群人手牵手也能穿过去,不可思议,但是真实存在。

从实验室走出来的量子未来,不再是幻想

这次的发现,意义不仅在于验证了一个理论,更在于它打开了一个全新的技术大门,过去我们谈量子科技,大家总觉得它高深莫测、遥不可及,量子计算量子通信听起来都挺玄乎,离普通人似乎特别远。

但这块芯片的诞生,说明量子现象不是只能在研究所里玩,未来可能真的走进现实生活,尤其是在量子计算领域,这种宏观量子态的可控性,可能彻底改写硬件设计的逻辑。

目前超导技术是个大热门,不少研究所都在用这条路,这次的成果,相当于把这些微型器件放大到了宏观尺度,而且依然能保持稳定的量子态,也就是说,量子计算的工程化落地,可能比我们想象得更近。

过去大家担心,量子态太脆弱,稍微一扰动就崩塌,不适合大规模应用,但这次的实验,把量子态稳定运行的范围从“原子级”扩大到了“肉眼可见”,而且还能实现协同控制,这就为构建更大规模的量子计算芯片打下了基础。

中国的“九章”团队也在第一时间分析了这项突破的技术潜力,指出它为我国自主研发的量子系统提供了理论支撑,换句话说,这不是别人的胜利,而是整个行业、整个世界的起点。

科学的尽头不是答案,是新的问题

从某种意义上说,这次的突破,不只是物理学家的胜利,也是一种认知方式的更新,我们不再把世界简单地分成“微观”和“宏观”、不再机械地划分“经典”和“量子”。

而是开始意识到,这些划分本身,就是我们过去理解世界的方式,现在需要换一种思维了。

实际上,这也反映了一种全球共识:量子科技,不再是少数几个国家在实验室里捣鼓的新玩意儿,而是未来几十年可能主导科技发展的核心方向。

正因为如此,中国在这个领域的投入也越来越重视,从顶层设计到科研落地,再到产业转化,整个链条都在加速,我们不一定要抢跑,但一定要跑得稳,用自己的方式走出一条适合中国国情的量子发展路径。

别小看一块芯片,它可能改变一切

现在回头看,这块芯片带来的,不只是科学实验上的突破,更是对整个人类认知体系的一次冲击,从早年的量子理论初创,到如今宏观效应的实证,我们花了整整一百年。

而正是这样的积累,才让我们有机会站在今天这个节点上,重新思考“世界到底是怎么运作的”。

这次诺贝尔奖,把一项原本“关起门来搞研究”的工作,推到了全世界面前,它提醒我们,基础科学从来都不是空中楼阁,它也许进展缓慢,但一旦突破,就能影响整个文明的技术方向。

未来几年,宏观量子的研究还会继续推进,相关技术也有可能进入更广泛的应用场景,但无论接下来会发生什么,2025年的这个发现,已经足够写进历史。

那一块芯片,不只是科学家的梦想结晶,也可能是未来世界的起点,我们或许还没完全看懂它的全部意义,但可以肯定的是:这个世界,正在悄悄地,变得不一样了。

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