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约翰·M·马蒂尼斯（John M. Martinis）

2025年诺贝尔物理学奖得主、加利福尼亚大学圣巴巴拉分校教授

约翰·M·马蒂尼斯（John M. Martinis），男，别名约翰·M·马丁尼斯、约翰·M·马蒂尼、约翰·马丁尼斯，1958年出生于美国，美籍希腊裔量子物理学家，加利福尼亚大学圣巴巴拉分校教授。

约翰·M·马蒂尼斯生平：从宏观量子突破到量子霸权的践行者

约翰·M·马蒂尼斯（John M. Martinis），1958年出生于美国，是全球超导量子物理与量子计算领域的标志性科学家，2025年诺贝尔物理学奖得主之一。他以在宏观超导电路中证实量子隧穿与能量量子化现象的开创性贡献奠定学术根基，更以主导开发53量子比特超导量子处理器、实现“量子霸权”的里程碑成就，推动量子计算从理论构想迈入实用化探索的关键阶段。从加州大学伯克利分校的博士生到谷歌量子硬件团队的领军者，再到产业界量子技术创新的持续推动者，马蒂尼斯始终以“建造实用量子计算机”为核心使命，用兼具严谨性与突破性的科研风格，成为连接基础量子物理与产业应用的核心纽带，其研究成果深刻重塑了量子科技的发展格局。

早年的学术求索之路，为马蒂尼斯埋下了探索量子世界的种子。青少年时期的他便对物理现象展现出浓厚兴趣，尤其痴迷于微观粒子与宏观系统的交互规律。1980年，马蒂尼斯考入加州大学伯克利分校，攻读物理学学士学位，在这里系统掌握了经典物理与量子力学的理论框架，熟练掌握了实验物理的核心方法，严谨的逻辑思维与出色的动手能力得到初步锤炼。本科毕业后，他选择留校继续深造，进入著名物理学家约翰·克拉克（John Clarke）的研究团队攻读博士学位，这一选择成为他学术生涯的重要转折点。当时，克拉克团队正聚焦于超导系统的量子特性研究，而“量子规律是否适用于宏观系统”是当时量子力学领域的核心争议，这一前沿议题深深吸引了马蒂尼斯的注意力，也确立了他博士阶段的研究方向——约瑟夫森结中相位差这一宏观变量的量子行为。

博士期间，马蒂尼斯展现出卓越的科研天赋与攻坚能力。他与当时在团队担任博士后的米歇尔·H·德沃雷特（Michel H. Devoret）组成核心协作小组，成为克拉克团队中实验设计与执行的关键力量。三人携手针对宏观量子效应展开系统性探索，精心构建了基于约瑟夫森结的超导电路——电路中两个超导体被薄薄的非导电材料隔开形成“势垒”，超导状态下的带电粒子组成整体系统，最初处于有电流无电压的被困状态。马蒂尼斯负责核心实验装置的调试与数据采集，通过改进测量技术、优化电路特性，经过大量重复实验，最终成功观测到宏观系统的量子隧穿现象：该系统能够“穿过”势垒摆脱零电压状态，完美展现量子特性。更重要的是，他们通过引入不同波长的微波，证实系统具有能量量子化性质，只能以特定能量“剂量”吸收或发射能量，且能量越高零电压态持续时间越短，这一结果与量子力学理论预测完全一致。

1985年，马蒂尼斯与德沃雷特共同在顶级期刊发表研究成果，首次证实了约瑟夫森结的介观量子能级，这一突破首次从宏观量子态中直接产生可测量的宏观效应（电压），雄辩地证明了量子力学规律同样适用于宏观系统。理论物理学家安东尼·莱格特将这一宏观量子系统与薛定谔“生死叠加的猫”思想实验相类比，尽管系统规模远小于猫，但因直接测得系统整体的量子性质，对量子物理学界具有标志性意义。1987年，马蒂尼斯凭借这一突破性研究顺利获得加州大学伯克利分校物理学博士学位，其博士论文成为宏观量子领域的经典文献，为后续超导量子电路的开发奠定了核心基础。

博士毕业后，马蒂尼斯开启了博士后研究阶段，先后在法国萨克雷原子能委员会和美国国家标准与技术研究院（NIST）电磁技术部开展研究。在NIST期间，他将超导量子技术的应用范围进一步拓展，开发了基于超导转变边缘传感器（TES）的微量热计技术，实现了高精度X射线探测，为量子测量技术的发展做出重要贡献。这段跨机构、跨领域的研究经历，不仅锤炼了他的技术创新能力，更让他深刻意识到基础研究与实际应用结合的重要性，为后续聚焦量子计算实用化埋下伏笔。

2002年，马蒂尼斯明确了新的科研目标——用约瑟夫森结量子比特制造实用量子计算机，这一目标成为他后续数十年科研生涯的核心主线。2004年，他加入加州大学圣巴巴拉分校（UCSB），担任实验物理学Worster教席教授，在这里组建了专门的量子计算研究团队，获得政府资金支持，开启了超导量子比特技术的系统性攻关。他带领团队聚焦量子比特的稳定性与操控精度提升，在量子比特相干时间延长、错误率降低等关键技术难题上取得一系列突破，相关研究成果多次发表于《自然》《科学》等顶级期刊，逐步确立了在超导量子计算领域的领军地位。在UCSB任职期间，马蒂尼斯还注重人才培养，培养了众多量子领域优秀人才，其团队成为全球超导量子计算研究的重要阵地。

2014年，马蒂尼斯的科研生涯迎来重要转型——谷歌量子人工智能实验室以数百万美元规模引入他及其团队，邀请他担任量子硬件首席科学家，共同打造超导量子计算机系统。当时谷歌虽已启动量子计划，但硬件层面依赖外部供应，马蒂尼斯的加入填补了这一核心短板。他带领十余位核心团队成员加入谷歌，将在UCSB积累的技术经验与研究思路全面应用于产业界的量子硬件开发，提出了“聚焦核心目标、集中精力攻坚”的研发策略，明确将“实现量子霸权”作为首要突破方向——即让量子计算机在特定问题上超越当时世界上最强的经典超级计算机。

在谷歌任职期间，马蒂尼斯带领团队展开高强度攻关，攻克了量子比特大规模集成、系统稳定性提升等一系列技术难关。2019年10月23日，他与团队在《自然》发表划时代论文《Quantum supremacy using a programmable superconducting processor》，宣布通过一台拥有53个量子比特的处理器“悬铃木”实现了“量子霸权”：该处理器在200秒内解决了世界最强大超级计算机“顶点”需要1万年才能完成的计算问题。这一成就被谷歌首席执行官桑德尔·皮查伊与莱特兄弟发明飞机相提并论，成为量子计算发展史上的里程碑事件，标志着量子计算正式迈入“优越性演示”阶段。尽管IBM等竞争对手提出争议，但德州大学奥斯汀分校教授斯科特·阿伦森在《纽约时报》发文肯定了这一成果的深远影响，认为其激发了全球对量子计算的关注与研究热情。

然而，“量子霸权”实现后不久，马蒂尼斯的职业道路遭遇转折。2020年初，谷歌将他从量子硬件团队领导岗位调至顾问岗位，这一调整与他“集中精力建造实用量子计算机”的职业目标产生冲突。马蒂尼斯在后续访谈中坦言，他的研究风格是“全神贯注攻克核心难题”，与团队中部分分散精力的研究方向存在分歧，而岗位调整让他难以继续主导核心研发工作。最终，他于2020年4月初宣布从谷歌离职，这一消息在量子领域掀起轩然大波，业内普遍对这位量子霸权的关键缔造者离开感到意外与惋惜。

离开谷歌后，马蒂尼斯并未中断对量子计算的探索。2021年，他加入澳大利亚初创公司Silicon Quantum Computing，继续深耕量子硬件技术研发。2022年，他与合作伙伴共同创立公司Qolab，担任首席技术官（CTO），提出“半导体产业掌握实现实用量子计算机的关键，因为它能实现高质量量子比特的大规模制造”的核心理念，将研究方向转向半导体量子技术与超导量子技术的融合创新，试图攻克量子比特大规模制造的核心难题。尽管职业身份不断变化，但马蒂尼斯“建造实用量子计算机”的初心始终未改，持续为量子科技的产业化进程贡献力量。

凭借在宏观量子物理与量子计算领域的一系列开创性贡献，马蒂尼斯获得了全球学界的广泛认可。2014年，他与德沃雷特、罗伯特·肖尔科普夫共同获得低温物理领域最高荣誉——菲列兹·伦敦纪念奖；2021年，斩获约翰·斯图尔特·贝尔奖；2022年，与克拉克、德沃雷特一同获得墨子量子基金会颁发的“墨子量子奖”，以表彰他们在超导量子电路和量子比特领域的早期关键技术突破。这些荣誉不仅是对他科研成就的肯定，更彰显了他在全球量子领域的重要影响力。

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·M·马蒂尼斯、约翰·克拉克与米歇尔·H·德沃雷特，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836万元人民币）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”，为量子计算、量子通信等革命性技术的发展奠定了坚实基础。得知获奖消息后，马蒂尼斯坦言这一荣誉是对整个团队协作的认可，也激励着他继续推进量子计算的实用化探索。

马蒂尼斯的科研生涯，完美诠释了“执着坚守”与“敢为人先”的科学精神。他从宏观量子物理的基础探索出发，逐步聚焦量子计算的实用化目标，在学界与产业界之间架起桥梁，既实现了基础理论的重大突破，又推动了技术成果的产业化落地。尽管在职业道路上遭遇转折，但他始终以“建造实用量子计算机”为使命，持续在量子领域深耕不辍。他的故事告诉我们，真正的科学突破不仅需要敏锐的学术直觉与严谨的实验态度，更需要持之以恒的坚守与直面挑战的勇气。作为超导量子计算的先驱，马蒂尼斯的贡献不仅解锁了宏观量子世界的奥秘，更推动人类向量子时代迈出了关键一步，其影响力将长期贯穿量子科技的发展历程。

此信息最后更新时间为：2025-12-31 17:53

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