嘉宾简介：
尹璋琦，北京理工大学物理学院量子技术研究中心教授、博导，国家级青年人才项目入选者。研究方向包括悬浮光力学与量子精密测量、量子计算与量子模拟。
划重点：
1.今年是量子力学诞生一百周年，所以颁给跟量子力学基本问题直接相关的技术或进步是很自然的选择。
2.诺贝尔物理学奖和量子力学几乎是同时出现的，这么有革命性意义的重大学科方向，自然会受到诺贝尔奖的提名。
3.我们和国外先进水平在量子力学方面的研究差距是有的，但没有那么大。
出品 | 搜狐科技
作者 | 周锦童
编辑 | 杨锦
今年，正值量子力学诞生一百周年，诺奖委员会也赶来献礼。
10月7日，瑞典皇家科学院决定，将2025年诺贝尔物理学奖授予约翰·克拉克（John Clarke）、米歇尔·德沃雷特（Michel H.Devoret）和约翰·马蒂尼斯（John M.Martinis）三位量子物理学家，以表彰他们“在电路中发现宏观量子力学隧穿效应和能量量子化”。
什么是“隧穿效应”？“能量量子化”怎么理解？为什么量子力学相关研究屡次受到诺奖的偏爱？我国在量子力学领域的研究与国际先进水平差距有多大？
奖项揭晓后，搜狐科技第一时间对话了尹璋琦教授，听他深入解读本届诺贝尔物理学奖成果背后的量子奥秘。
以下为对话实录（经整理编辑）
搜狐科技：诺奖颁给了“在电路中发现宏观量子力学隧道效应和能量量子化”，您的第一反应是什么？
尹璋琦：看到颁奖人是意料之中，但获奖题目有点意料之外。不过仔细想想好像也正常，诺奖委员会比较保守，所以会选择这个比较安全的研究成果。
这三位获奖人是因为40年前的工作而获奖，第一位获奖者是导师，后面两位当时一个是博士后，一个是博士生。
搜狐科技：什么是“宏观量子力学隧道效应”？
尹璋琦：隧穿效应实际上微观的，早在六七十年代我们就知道它的大致原理了。超导体上面有电流，但如果两个超导体之间隔了很薄的绝缘层，比如只有纳米量级，通常来说只要有百纳米的绝缘层，电流就会被阻断。
这样的一个超导系统温度又很低，热噪声也没有了，所以电子在流动的时候没有阻力，唯一只会碰到一个绝缘层作为阻碍，但这个绝缘层特别薄，所以就可以像波一样穿透过去，这就是量子力学的隧穿效应。
这样的隧穿效应会导致超导的电流自发的出现震荡，这就是约瑟夫森震荡效应。其实早在19世纪70年代的时候这项研究就已经拿了诺贝尔奖，今年的诺奖是在这个项目的基础上进一步做的实验。
他们构建了一个使用超导电路的实验装置，以前隧穿效应和能量量子化主要在仅含少数粒子的系统中被研究，在他们的实验中，这些量子现象出现在一个包含数十亿个库珀对的宏观量子系统中，这些库珀对遍布整个芯片上的超导体。所以他们的实验将量子效应从微观尺度推进到了宏观尺度。
搜狐科技：“能量量子化”在电路里长什么样？我们普通人能不能理解成“电炉子只能一份一份地发热”？
尹璋琦：有点像，但不是那么的准确。这个电路其实发射的是微波，所以某种意义上说像微波炉，超导的微波炉，它发射的超导频率是固定的，有一系列不同的特征频率，它是很特殊的，一份一份地发出微弱的电磁波。
搜狐科技：这项基础科学研究，未来可能会如何改变我们的生活？
尹璋琦：其实本质上就是想颁给量子计算机，但是诺奖委员会又怕犯错，所以给这个40年前的基础研究，它本身肯定是正确的，不会由于量子计算机做不出来而影响到研究本身。
他们的研究可以认为是人工原子或者人工量子比特，能做出量子计算机就是因为40年前的这个很绕口的“量子力学隧穿效应”，从这个基本的物理效应开始研究，不断把现象做扎实，把它的控制表征测量做的越来越清楚，然后用到量子计算上，今天已经可以做到几百个超导电路连成块儿了，未来大家的目标是做出包含成千上万个量子比特威力强大的量子计算机。
搜狐科技：去年诺奖给了AI-神经网络物理，2025年又回到了量子器件，您怎么看待这种“一年工具、一年基础”的交替节奏？
尹璋琦：今年倒是在预期范围内的，因为今年是量子力学诞生一百周年，所以给跟量子力学基本问题直接相关的技术或进步是很自然的选择。
搜狐科技：与2012年“测量并操控单个量子系统”的Serge Haroche实验相比，今年获奖工作“升级”在哪里呢？
尹璋琦：2012年的实验其实是定义了天然量子比特，有了那个实验才能实现基于天然量子比特的量子计算，而有了今年的实验，才能给予人工操作电路实现量子比特，所以一个是天然的物理系统，一个是人造的。但某种意义上说，都给了量子计算。
搜狐科技：诺奖设立以来，有超30次都颁给了量子力学相关领域，为什么量子力学如此受偏爱？
尹璋琦：因为诺贝尔物理学奖和量子力学或者量子理论的出现几乎是同时的。1900年提出了量子理论，1925年量子力学出现。一个新的学科刚出来，而且是这么有革命性意义的重大的学科方向，自然会受到诺贝尔奖的提名，而且从量子理论到比较系统完整的量子力学，这中间还出现了很多新的重要贡献。
搜狐科技：诺奖委员会说“把量子世界奇异特性放大到肉眼可见尺度”，这一句话的背后又有哪些技术突破，能不能简单给我们讲讲？
尹璋琦：量子效应很脆弱，要想在人工系统这种大尺度下做，首先要让它变得相对来说寿命更长，就得放到一个比较单纯的环境中，比如要先降温，然后再把热噪声变没。其次必须要选择超导体，把系统本身的损耗降到最低。所以低温电子学和超导的电子学这些技术都是必要的。当然还有电子学器件，包括微波放大器等都要有所突破。
搜狐科技：这项获奖成果跟“量子计算”和“量子互联网”之间隔了几步？
尹璋琦：其实隔了很远，今年诺奖给的是40年前的研究成果。四十年来，他们把这个技术发展到了极致，比如马蒂尼斯2019年在谷歌公司工作时实现的量子霸权实验，最近基于此系统人民也可以做量子纠错。所以从今天来看，比如容错的通用计算已经非常接近了。
但我也不好得出一个具体时间表，也许五年、十年之后会有相对更加成熟，更加稳定可靠的量子计算机出来，那从量子计算机到量子互联网可能又需要一些时间和突破。
搜狐科技：目前我们和国外先进水平在量子方面的研究差距大吗？
尹璋琦：差距是有的，但没有那么大，我们国家在这方面的投入一直没有断，有十几年了，人才团队都在不断地积累，从这方面讲差距不大。从基础研究角度可能有半年、一年的差距，主要是因为策略的问题。
我们现在还是“追随型”的策略，并没有说一定要在量子计算方面做到世界第一。美国为了实现世界第一，做了很多前沿探索，烧掉很多钱。我们现在会跟随他们的一些公开信息，探寻可行路径。但这也有一些漏洞和短板，因为我们会遇到一些没有探索过的障碍，这肯定是需要堆钱和堆人的。
搜狐科技：我们在创新性这方面和国外的差距大吗？
尹璋琦：我不觉得创新性会有太大的差距，主要是因为积累时间有限，所以团队在梯队力量方面是不足的。国外大概从40年前就开始做量子计算研究了，至少有两三代学者，我们国家可能也就是从十年、二十年前才有人开始做这方面的研究，所以可能第二代年轻的学者刚刚起步。
但是现在年轻的学者们在思想和技术方面也都做的很好，目前这种实验平台、技术指标各方面指标也做的很不错，有这些实验的支撑，相应的新思想和新理论也会慢慢出现。
搜狐科技：量子计算机成熟后，我们的微信密码还安全吗？现在需要开始“抗量子加密”吗？
尹璋琦：在“抗量子密码”方面我我们国家已经在布局了，其实不光是我国，全世界各国政府都在布局。所以逻辑上是有备无患的，但这并不是说现在量子计算机就已经成熟，就已经能够攻破公共密钥密码系统了，它展望的是未来十年、二十年，或三十年的时间。
如果有突破的话，需要在突破之前把整个密码进行更换，因为当代的生活是构建在这样一个密码系统协议支撑下的，没有密码系统协议的支撑，整个信息网络社会是无法交互、无法信任的。
现在无论是技术研究还是一些小型的应用示范都开始做了，等到了一定的时间节点，可能会通过立法或制定标准等方式，把微信密码或者是网络协议的整个系统进行调整。
搜狐科技：您对有志于加入量子力学研究的年轻人，有什么寄语？
尹璋琦：现在的研究环境比当年更好了，今天学习新的知识，特别像量子计算、量子信息这样高度交叉的研究领域，我们有人工智能、大模型各方面的工具来支撑，所以会学的更快，你进入到这个领域，发挥自己的聪明才智会更加顺滑。如果觉得这个方向有趣，就可以研究看看。