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约翰·克拉克（John Clarke）

物理学家、2025年诺贝尔物理学奖获得者

约翰·克拉克（John Clarke），1942年出生，英国剑桥人，物理学家。他于1964年和1968年分别获得剑桥大学学士和博士学位，2005年，又获得剑桥大学科学博士学位。现任加州大学伯克利分校教授。

约翰·克拉克生平：推开超导量子技术大门的先驱

约翰·克拉克（John Clarke），1942年2月10日出生于英国剑桥，是全球凝聚态物理与超导电子学领域的传奇科学家，2025年诺贝尔物理学奖得主之一。他以对超导量子干涉仪（SQUID）的理论突破、技术创新及广泛应用为核心成就，率先在宏观电路中证实量子力学隧穿与能量量子化现象，为超导量子计算、量子传感等前沿技术的发展奠定了坚实基础。从剑桥大学的青年学子到加州大学伯克利分校的荣誉教授，克拉克用半个多世纪的科研坚守，诠释了基础研究与技术转化的深度融合，被誉为“超导电子学之父”。他的研究不仅深化了人类对量子力学基本原理的认知，更推动了量子技术从理论构想走向实际应用，为信息科技革命注入了强大动力。

早年的学术浸润，为克拉克埋下了探索超导世界的种子。1942年，他出生于英国剑桥的学术沃土，这座孕育了无数科学巨匠的城市，自幼便为他营造了浓厚的科研氛围。克拉克凭借优异的成绩获得奖学金，进入珀斯学校（Perse School）就读，在这里接受了系统的科学启蒙教育，尤其对物理学展现出浓厚兴趣。1960年，他考入剑桥大学基督学院，攻读自然科学学位，重点深耕物理学领域。本科阶段，克拉克系统掌握了经典物理与早期量子力学的理论框架，熟练掌握了实验物理的基本方法，其严谨的逻辑思维与扎实的实验技能得到初步锤炼。1964年，他以优异成绩获得学士学位，随后进入剑桥大学达尔文学院攻读博士学位，成为该学院成立后的首批学生之一，并担任第一任达尔文学院学生协会主席。

博士阶段，克拉克在卡文迪许实验室开展研究，师从著名物理学家布莱恩·皮帕德（Brian Pippard），研究方向聚焦于超导相关的精密测量技术。当时，另一位诺奖得主布莱恩·约瑟夫森（Brian Josephson）刚提出约瑟夫森效应，为超导电子学的发展开辟了全新方向，这一前沿成果深深影响了克拉克的科研选择。在导师的指导下，他致力于开发高灵敏度的超导测量设备，成功研制出一款超导低电感波动电流计，被他亲切地命名为“SLUG”。这款设备凭借极高的测量精度，为后续超导量子现象的观测提供了关键工具。1968年，克拉克完成博士论文，顺利获得剑桥大学博士学位，其研究成果已展现出在超导电子学领域的巨大潜力，为他后续的学术生涯奠定了坚实基础。

博士毕业后，克拉克获得美国加州大学伯克利分校的博士后研究职位，这一选择成为他学术生涯的重要转折点。伯克利分校在凝聚态物理与超导研究领域的深厚积淀，为他提供了更广阔的科研平台。在博士后期间，他继续深耕超导测量技术，进一步优化超导量子干涉仪的设计与性能。1969年，博士后研究结束后，克拉克凭借出色的科研表现，成功留校加入物理学系，正式开启了在伯克利的长期学术生涯。同年，他还加入劳伦斯伯克利国家实验室，担任材料科学部的研究员，这一双重身份让他能够兼顾基础研究与应用探索，为后续科研成果的转化埋下伏笔。

在伯克利的早期研究中，克拉克将核心方向锁定在超导量子干涉仪（SQUID）的理论完善与技术创新上。SQUID作为一种超灵敏的磁通量探测器，被誉为“磁学领域的游标卡尺”，但其在实际应用中仍面临噪声干扰、测量精度有限等诸多难题。克拉克团队通过深入研究超导体的非平衡特性，尤其是电荷不平衡现象，提出了一系列创新性的设计方案。他们优化了SQUID的结构设计，开发出低噪声的SQUID磁强计，并创新性地提出远程磁参考方案，显著提升了设备的稳定性与测量精度。这一技术突破让SQUID的应用范围大幅拓展，不仅在凝聚态物理研究中发挥重要作用，更成功应用于地球物理勘探领域，为矿产资源勘探、地质结构分析提供了全新的高精度技术手段。

20世纪80年代，克拉克的科研生涯迎来里程碑式的突破。当时，量子力学领域存在一个核心争议：量子力学的基本规律是否适用于宏观系统？主流观点认为，量子效应通常只在微观粒子层面显现，随着系统规模扩大，量子特性会迅速消失。克拉克凭借对超导量子现象的深刻理解，大胆推测超导电路可能成为观测宏观量子效应的理想载体。1984至1985年间，他带领团队开展了一系列开创性实验，团队成员包括后来同样成为量子领域领军人物的米歇尔·H·德沃雷特（Michel H. Devoret）和约翰·M·马蒂尼斯（John M. Martinis）。他们构建了基于约瑟夫森结的超导电路，通过精密调控与测量，首次在可手持的宏观电路中观测到偏电流约瑟夫森结的量子行为。

实验中，克拉克团队清晰地观测到量子化的能级，证实了约瑟夫森结的相位差是量子力学算符，实验结果与量子力学理论完全吻合。这一发现不仅首次直接证明了宏观系统中量子力学规律的有效性，更揭示了通过电路调控量子现象的可能性，为超导量子电路的开发奠定了核心基础。1987年，克拉克因在低温物理与超导领域的杰出贡献，获得了低温物理领域的最高荣誉——菲列兹·伦敦奖（Fritz London Memorial Prize），这一奖项也标志着他在超导领域的学术地位得到全球学界的广泛认可。同年，他还被评为“加州年度科学家”，其科研成果的社会价值得到充分彰显。

除了基础研究的突破，克拉克始终重视科研成果的转化应用与高临界温度超导体的研究。他带领团队积极推进基于高转变温度超导体的SQUID开发，试图突破传统低温超导对制冷设备的依赖，降低技术应用成本。这一研究方向为SQUID的普及应用提供了可能，推动超导技术从实验室走向工业、医疗等实际应用场景。在他的推动下，SQUID技术被成功应用于超低频核磁共振（NMR）、磁共振成像（MRI）等医学领域，为疾病的早期诊断提供了更高精度的检测手段；同时，他还将SQUID配置为量子噪声限制放大器，用于搜寻轴子——这一被认为是冷暗物质候选者的神秘粒子，为天体物理与宇宙学研究提供了全新的技术支撑。

在深耕科研的同时，克拉克也是一位杰出的教育者与人才培育者。他在加州大学伯克利分校先后担任助理教授、副教授、教授等职务，直至2010年退休后成为研究生院荣誉教授。在数十年的教学生涯中，他始终坚持理论与实验相结合的教学理念，注重培养学生的创新思维与动手能力。1983年，他因卓越的教学成果获得加州大学伯克利分校杰出教学奖。他指导的博士生中涌现出多位量子领域的领军人物，其中约翰·M·马蒂尼斯后来成为谷歌量子计算硬件负责人，主导开发出53量子比特的超导量子计算机“悬铃木”，实现了量子优越性；米歇尔·H·德沃雷特则在超导量子电路与腔量子电动力学领域做出重要贡献。克拉克通过人才培养，为全球量子技术领域构建了强大的科研梯队，持续推动该领域的长远发展。

凭借在超导量子领域的一系列开创性贡献，克拉克获得了无数荣誉与认可。1986年，他当选为英国皇家学会院士；1998年，获得美国物理学会颁发的约瑟夫·F·基思利测量科学进步奖；1999年，斩获美国国家科学院的康斯托克物理学奖；2004年，荣获英国皇家学会休斯奖章。2021年，他与米歇尔·H·德沃雷特、中村泰信（Yasunobu Nakamura）一同获得墨子量子基金会颁发的“墨子量子奖”，以表彰他们作为领军人物开创了超导量子电路和量子比特中的一系列早期关键技术。2003年，剑桥大学为表彰他的学术成就，再次授予他理学博士学位；2023年，他当选为剑桥大学达尔文学院荣誉院士，这份来自母校的认可，成为他学术生涯的重要荣耀。

2025年10月7日，瑞典皇家科学院宣布，将当年的诺贝尔物理学奖授予约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷特与约翰·M·马蒂尼斯，以表彰他们“在电路中发现宏观量子力学隧穿和能量量子化”的突破性贡献，三位获奖者平分1100万瑞典克朗（约合832万元人民币）的奖金。诺奖委员会评价指出，他们的发现“推开了今天基于超导量子比特的量子技术大门，让基础量子现象在实际设备中发挥作用”，彻底改变了人类对量子力学应用边界的认知，为量子计算、量子通信等革命性技术的发展奠定了基础。得知获奖消息时，克拉克坦言这是“一份意外的荣誉”，他将成就归功于团队的协作与几代科研工作者的积累，彰显了一位科学家谦逊务实的品格。

如今，已年过八旬的克拉克虽已退休，但仍活跃在量子领域的学术交流与科普传播中。他始终关注超导量子技术的最新进展，积极参与国际学术合作，为年轻科研工作者提供指导与支持。他的研究成果已成为超导量子领域的基础理论，全球众多科研团队与企业基于他开创的技术路线，持续推进量子计算、量子传感等领域的技术突破。从剑桥大学的实验室到全球量子技术的前沿阵地，克拉克用半个多世纪的坚守与创新，书写了一位科学家的责任与担当。

约翰·克拉克的科研生涯，完美诠释了基础研究的深远价值与科学家的探索精神。他以敏锐的科研直觉捕捉前沿方向，以严谨的实验态度验证科学猜想，以开放的协作精神培育科研人才，更以务实的创新理念推动技术转化。他的故事告诉我们，真正的科学突破往往源于长期的执着坚守，而基础研究的每一次进步，都可能为人类社会的发展带来革命性的改变。作为超导量子技术的先驱，克拉克不仅解锁了宏观量子世界的奥秘，更为人类开启了量子技术时代的大门，其贡献将永远镌刻在科学发展的史册上。

此信息最后更新时间为：2025-12-31 17:50

英国名人录 1942年出生的人物理学家诺贝尔奖获得者

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