从伯克利到谷歌再到 SQC:诺奖得主马蒂尼斯的量子攻坚史
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2025-10-17 21:42:55
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2025年诺贝尔物理学奖新鲜揭晓,结果着实令人颇感意外,奖项再度花落量子力学领域。

这一抉择似在意料之外,却也反映出该领域持续的热度与重要性。

不过这次不是啥新晋科研天团,而是四十多年前一个“师门组合”:43岁的导师约翰・克拉克、32岁的博士后米歇尔・H・德沃雷特,还有当时才27岁的博士生约翰・M・马蒂尼斯。

他们仨当年干了件大事,用超导体做的电子电路搞实验,硬是把微观世界里那套“违背常识”的量子规律,搬到了肉眼能看见的宏观尺度上。

我以前总觉得量子力学离生活老远,都是些“电子穿墙”“粒子叠加”的玄乎概念。

直到看了他们的研究才明白,咱们天天用的手机、电脑,其实早就靠量子技术吃饭了。

在诺贝尔奖的现场,克拉克接受采访时称,他们的发现堪称量子计算之基石。

手机得以正常运转,亦得益于他们的研究成果,彰显了其研究的深远意义。

这话一点不夸张,现在的晶体管、半导体芯片,核心原理全离不开量子那套东西。

往昔,他们于伯克利的低温实验室开展了那场实验,彼时的探索,在那特殊的空间里拉开帷幕,开启了一段未知的科研征程。

克拉克这人特别有意思,做研究极其较真,实验室里的电线盘得整整齐齐,仪器标签贴得清清楚楚,连测量数据都要反复核对好几遍。

马蒂尼斯跟着他,估计也受了不少影响,后来搞设备调试特别有耐心,非要调到完全符合实验设计才罢休。

德沃雷特则是另一种风格,总爱追着问“如果这么改实验会怎样”,本来想这种追问可能会耽误进度,后来发现正是这种想法,让他们在无数次失败后还能找到新方向。

他们开展实验初衷纯粹,旨在探究宏观物体能否如量子系统般,展现出与之匹配的运行效能,从而达成特定的“工作”目标。

结果还真成了,仅约一厘米的超导芯片,恰似“巨型原子”,尽显量子特质:能量量子化与量子隧穿。

这微观之物饱含奇妙量子奥秘,以小见大,其独特引人惊叹。

芯片里的数十亿个库珀对(就是两个电子在低温下结成的对),能毫无阻力地移动,还能从一种能态“穿”到另一种能态,在本该没电压的地方冒出电压。

这就像电路凭空穿过了一堵看不见的墙,放在当年,估计不少同行都得觉得不可思议。

理论物理学家安东尼・莱格特说,这说明量子世界的奇怪行为,不会因为物体变大就消失。

这话我特别认同,以前总觉得微观和宏观是两套完全不同的规则,他们的实验直接打破了这种界限。

更重要的是,这个发现还为后来的“人造原子”“超导量子比特”铺了路,而量子比特正是量子计算机的基本单元。

等于说,四十多年前的这个实验,早就为现在的量子科技埋下了伏笔。

从谷歌“量子霸权”到出走SQC:马蒂尼斯的量子追梦路

在这三个获奖者里,马蒂尼斯的经历最让人印象深刻,他不光是个厉害的实验物理学家,还特别看重技术应用,被称为“物理学家中的工程师”。

他从读博开始就盯着量子计算不放,后来还去了谷歌带团队搞研发。

2014年他加入谷歌量子人工智能实验室,2019年就搞出了大动静,研发出了一款叫Sycamore的量子处理器。

这款处理器牛在哪?它用200秒完成了一项任务,而传统超级计算机要算的话,得花上一万年。

谷歌老板桑达尔・皮查伊特别激动,把这事比作莱特兄弟第一次试飞,说是量子计算领域的里程碑。

不过这事也有争议,IBM就站出来说,谷歌夸大了传统超算的用时,要是优化一下算法,用不了那么久就能算完。

我觉得吧,不管争议咋样,马蒂尼斯团队至少证明了一点:量子计算机真能在特定任务上远超传统计算机,这就已经很了不起了。

毕竟以前大家都觉得,实现“量子霸权”还得等好多年,但没过半年,马蒂尼斯就从谷歌辞职了。

后来他跟媒体说,辞职是因为团队内部出了问题,自从搞完“量子霸权”实验,硬件团队里就有点乱,大家没法像以前那样专注于一个目标。

有人想搞其他方向,有人担心继续攻坚会失败,后来在设计量子比特连接的时候,他跟一个没做过实验的理论家吵了起来,他说对方的方案行不通,可对方不愿意改,找管理层协调也没得到支持。

无奈之下,他只能选择离开,本来想他离开谷歌后可能会歇一阵,没成想他转身就去了澳大利亚的量子初创公司SQC。

他说SQC的原子级制造技术特别独特,全世界没几家能做到,这正好符合他造实用量子计算机的目标。

他还说,量子计算机不应该只用来做“概念证明”,得能解决实际问题才行。

比如用来研究量子化学,模拟分子里电子的运动,这是传统计算机根本搞不定的事,要是能做好,说不定能推动医学、材料科学的新突破。

他还提到,量子计算机还能帮着研发更高效的电池,优化飞机航线和资源调配,哪怕只是比现在好一点点,也能帮企业省不少钱。

这种务实的想法,我觉得比光搞理论研究靠谱多了,他还说,希望量子技术能被更多企业用起来,而不是只掌握在几家大科技公司手里。

2025年拿到诺奖的时候,马蒂尼斯在电话里还怀念当年跟克拉克、德沃雷特一起搞研究的日子。

四十多年过去了,从伯克利实验室的小实验,到谷歌的“量子霸权”,再到SQC的新征程,他一直没离开“量子计算”这个领域。

他说自己的职业生涯,其实就是在追求“在对的时间、对的地方,跟对的人用对的技术一起干活”。

我觉得马蒂尼斯的故事特别励志,搞科研不光得有学问,还得有股子坚持的劲儿,哪怕遇到团队矛盾、方向分歧,也不放弃自己的目标。

现在量子技术发展得越来越快,说不定再过几年,咱们就能用上真正实用的量子计算机。

而这一切的起点,不过是四十多年前三个科学家在实验室里的一次勇敢尝试。

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