
2025年10月7日,瑞典huangjia科學院宣布,將2025年諾貝爾物理學獎授予John Clarke、Michel H. Devoret與John M. Martinis,以表彰他們“在電路中實現宏觀量子隧穿與能級量子化(for the discovery of macroscopic quantum mechanical tunnelling and energy quantisation in an electric circuit)"的杰出貢獻。
諾獎級突破:超導約瑟夫森結與 SQUID 技術的誕生
回溯至1985年,3位獲獎者曾在加州大學伯克利分校的同一課題組,師徒三人在當時進行了非常開創性的實驗。他們巧妙利用超導約瑟夫森結的隧穿效應,觀察到在約瑟夫森結的量子態行為。通過精確分析約瑟夫森結兩側的量子相位差和勢壘儲能特性后,團隊創新性地將約瑟夫森結接入到超導環之中,成功構建出后來我們熟知的SQUID(superconducting quantum interference device)。

通過SQUID器件的量子特性,超導環中的磁通變化能夠以量子態的形式從電路中得到反饋,這一特性突破了傳統測量技術的靈敏度極限,為諸多領域的 “微小信號探測" 提供了可能。例如在醫學領域,治療少兒癲癇、神經相關疾病的腦磁MEG和治療心臟相關疾病的心磁MCG,又如在地質物理領域對地質勘探和地球地磁勘測儀。
MPMS:SQUID 技術的產業化范例,定義磁學測量新基準
而在物理科學領域就不能不提到于1984年Quantum Design公司創立時推出的磁學測量系統MPMS(Magnetic Property Measurement System),也因為其運用到SQUID器件進行磁學信號的高靈敏度測量被大家廣泛稱為SQUID或者SQUID-VSM。

Mark I--第一臺Quantum Design 的MPMS系統。使用射頻SQUID控制器的2特斯拉MPMS
該系統于1984年7月交付給愛荷華州立大學的羅伯特-謝爾頓教授。
The Mark I – the first Quantum Design MPMS. This 2-Tesla MPMS used an SHE Model 30 SQUID controller and the user interface was written in BASIC on a Hewlett-Packard HP-85 computer.
The system was shipped to Prof. Robert Shelton at Iowa State University in July 1984.

左:Peter Klavins, 右:Professor Robert Shelton
MPMS系列設備獲得了極大的成功,在磁學測量領域通過基于SQUID(超導量子干涉儀) 的核心探測技術,實現了高達10?? emu的非常高的測量靈敏度。最新型號 MPMS3在經歷了多次迭代集成了快速溫控、超導開關和快速數據采集等全新技術,在保持超高精度的同時,大幅提升了測量效率,并推出了無液氦運行選項,有力地推動了超導、磁性材料等諸多前沿領域的研究。

全新一代磁學測量系統-MPMS3
這張珍貴照片源自QuantumDesign檔案庫,定格了諾貝爾獎得主約翰·克拉克(左二)的難忘瞬間——他的開創性研究奠定了現代實驗物理學的基石。同框出現的還有#QD團隊成員:公司創始人Ron Sager、戰略與創新副總裁Stefano Spagna及執行副總裁Greg DeGeller。

四十余載同行:Quantum Design 與科學共同體的共生共榮
四十余年來,Quantum Design始終與全球科學工作者攜手同行,以創新支持推動科研邊界的持續拓展。那些重塑現代研究格局的科學思想,與我們結成了歷久彌堅的合作伙伴關系。我們榮幸見證科學家們征程中的每個里程碑——從科研新星的開創實驗到折桂諾貝爾的突破性研究,這份榮耀始終與我們交織共鳴。
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