三名量子物理学家获得诺贝尔奖使微波通信成为可能

▲ 约翰·克拉克、米歇尔·H·雷托莱特和约翰·M·马蒂尼斯。 2025年10月7日，在量子力学诞生100周年照片/诺贝尔奖委员会官网，瑞典皇家科学院拉奥莱拉宣布将2025年诺贝尔物理学家授予三位量子物理学家。量子力学诞生于1925年，今年迎来了第一个世纪。诺贝尔物理委员会主席奥勒·埃里克森当天表示，量子力学在上个世纪带来了新的惊喜，非常活跃，为数字技术提供了基础。宏观量子力学的隧道和能量量子化在电路中有何作用及其用途？我想很多人还是很困惑，不知道它们是什么。颁奖者账户称，今年诺贝尔芯片奖获得者的实验揭示了量子物理的实际应用，这表明STHAT可以用手掌操纵隧道和量子能水平对量子力学的影响。您会看到显微镜颗粒具有“墙壁技术”。简而言之，电路的宏观量子隧道的效果是指通过宏观物体（例如磁矩和超级粒子的磁通量）通过能屏障的量子行为。这种效果在纳米级，减少微电子设备并限制信息存储设备的信息存储时间。因此，量子隧道的效果是指能够穿过经典物理学认为无法克服的能量屏障的微观颗粒的神奇特性。这种现象通常被解释为一种“墙牧师技术”，它在真实的物理世界中也无法做到，因为它没有足够的能量来克服可能的障碍，因此人们无法穿过墙壁。然而，在量子世界中，电子有可能以波的形式跨越势垒，例如挖掘隧道。能量量子化是量子理论的核心概念之一。粗体字是普朗克在研究辐射时提出的。这是指显微镜系统中能量的变化是以离散的离散单位，即量子的形式进行的。就像楼梯一样，能量是特殊的。它只能存在于固定的能量水平（能量值），不能存在于台阶之间的任何高度。这与经典机制中能量可以不断变化的概念不同。能量量子化的根本本质是将能量传递到更小的基本单位——量子。吸收或释放的能量必须是这些能量的整数。量子力学允许粒子利用称为隧道效应的过程直接穿过势垒。当那里是否涉及许多粒子，量子力学的影响通常很微不足道。今年的贡献是，实验表明量子机械性能可以纳入宏观尺度。获胜者的另一个重要贡献是，在过去，类似宏观颗粒的系统最初处于一个没有电压流的电流的状态。该系统处于这种状态，好像无法克服障碍。通过实验，研究人员发现该系统构建了隧道效应，从而允许零电压状态的逃生方法并证明量子性能。通过电压的出现检测到系统的状态变化。获奖者还证明了系统模式是量化的，这意味着宏观颗粒系统吸收或仅释放一定量的能量。启用微波通信宏观量子机械隧道的实际重要性e量化生命和工作中的能量在于其应用于半导体设备，例如隧道二极管和超导体量子干涉仪。同时，量子隧道和能量的量化不仅是半导体的运行原理（电子设备的核心组成部分，例如智能手机和计算机），而且还可以产生光线和能量的核心机制，它会产生光和能量，从而为未来的技术发展提供了重要的理论支持，例如半导向器，量级计算机，米米米哈瓦量和更高的米米乘。隧道二极管的应用使用宏观量子隧道和能量量化原理的效果，对未来有巨大的希望。隧道二极管是具有差分电阻的负特性的半导体设备。尽管它在日常生活中并不像整流器二极管和发光二极管，高频振荡器（RF），高频尖锐开关，并且在高速电子设备（例如内通道）中具有重要用途。此外，隧道二极管在微波通信，雷达系统和其他高速电子产品中起着非常重要的作用，并且是高频信号产生和处理中的关键组成部分。微波通信的应用程序（例如当前的光纤通信）可能是未来开发的另一个方向。 1966年，中国科学家Kao Kun发表了一篇题为“光频率介电纤维表面波导”的论文。本文开创了光纤在通信中应用的基本原理，并解释了长期，高信息通信所需的介电纤维的结构和材料特性。在1970年代，随着激光和半导体微处理器的出现，光纤技术迅速发展，光纤通信迅速发展。在1980年代，光纤通信开始在电信行业广泛使用。我们今天使用的宽带是光纤通信结果的应用。这项成就导致考孔和另外两名科学家获得2009年诺贝尔物理学奖。机械隧道刻度量子和能量量化的当前影响可能超出微波通信中的光纤通信。这是一项积分技术，它使用微波炉，频率从0.3GHz到300 GHz作为传递通信信号的载波。它依赖的理论是宏观量子隧道和能量量化。一旦该理论被打破并转换为技术，就可以提供更好的无线宽频宽带，也可以用作手机，电视和通信卫星的有效信号传输。这项研究的发现将产生Q的影响量子机械隧道在未来的生命和太阳聚变中也将发挥重要作用。太阳通过核聚变产生的能量以光子和粒子的形式从太阳中心向外传输。经过太阳的几层后，最终以太阳能和粒子动能的形式离开太阳。太阳聚变维持着地球上包括人类在内的所有生命活动，并为地球提供光和热。此外，太阳聚变是永久性的。持续而强大的能量来源。太阳聚变是利用量子力学中的隧道效应实现的。这使得质子等粒子能够“穿过”能量势垒。这个过程不仅使太阳能够在相对较低的温度下发生聚变，而且限制了发生的速度，使太阳能够维持数十亿年的寿命。今年的诺贝尔物理学奖庆祝宏观量子力学的隧道效应和d 能源量化研究的重要成果，为人类创造未来的生活。现在看来还很遥远，但是嘿嘿，你看到了半导体、量子计算机、微波通信和移动电话等应用的曙光。迟道华/傅春燕 作者：张天侃（大众科普作家）/校对者