现在我想简单谈谈量子隧穿。正如记者们在诺贝尔奖之后采访我时所说，每当我提到波函数时，他们就完全不理解。我认为有一种更直观的理解方式。那就是，大自然就像一个神经质的银行家。大自然可以借给你一些能量，但过一小段时间t后它又想要收回这些能量。这个能量乘以时间t等于普朗克常数，米歇尔说它大约是 10 的 -34 次方(自然单位制)。你必须保证 ΔU 和 Δt 都很小，但这样你仍然可以借用和归还能量。

这样做的好处之一是，就像米歇尔提到的那样，如果你考虑阻尼和摩擦，你可以想象，由于隧穿过程中会产生摩擦，你需要借用更多的能量来克服它。这就是为什么在量子公式的指数中，有一个与耗散相关的因子。这样你就可以大大降低量子隧穿效应。如果你有耗散，你就必须围绕它来设计实验。

如上图，这就是这个实验。我们第一次做这个实验的时候，完全失败了，这对实验人员来说并不意外。然后我们坐下来，试图弄明白到底发生了什么。我们首先意识到的一件事是，这是一个微波实验。这种微波的振荡频率约为 5 或 10 GHz，实际上，这种频率的微波非常狡猾，你也知道这件事，因为即使在建筑物内，你也能接收到来自很远外部的手机信号，它可以通过某种方式穿透并产生这种效果。

所以我们必须把实验装置设计成对微波具有极佳的屏蔽效果。我们采用了上图这种特殊的设计。右侧的芯片带有十字形连接点。它连接到一条屏蔽效果非常好的同轴线上。末端有一个盖子，确保屏蔽效果良好。此外，我们在同轴线中填充了铜粉，铜粉具有很大的表面积，可以有效地阻尼微波辐射。

你可以看到，我们填充了铜粉。末端是一个SMA连接器（一种非常好的牢固的连接器）。上图左侧的另外两个圆筒是进一步的滤波器，确保没有能量进入中心区域。还有一个微波连接器，用于注入我们刚才提到的微波。这个滤波器实际上是我们研究和仔细测量的最重要的部件之一，正是它使实验得以进行。那么，我们如何测量这些参数？这非常重要。

上图左侧的部分，是我们用这个装置，测量了变化电流下的开关时间和开关速率，发现频率在这里缓慢变化。我们在这里设定了一个固定频率，4.9 GHz。然后，当微波驱动粒子的频率相同时，可以看到速率增强，这是物理学中一直研究的共振增强现象。从该特定跃迁的峰值，我们可以得到系统的振荡频率。从其高频段的宽度，我们可以得到阻尼。

有了这些，我们就得到了一个我们需要知道的基本参数——振荡频率。右边是我们绘制的原始数据。我们用等离子频率ωp/2π对Γ进行归一化，再取对数，因为电流和ΔU之间的关系，所以取 2/3 次方，这是一个类似阿伦尼乌斯图的曲线。如果你的数据质量良好（记住，一开始数据并不好，但现在很好），它应该呈现一条漂亮的直线，就像我们在图表中心附近的点看到的那样。这些点的数据非常理想。如果你将这条直线外推到纵轴的零点，就能得到器件的临界电流，就是在ΔU=0的地方。

你可以在不同的温度下进行测试，观察I0值是否一致。你需要进行一些修正才能正确理解这个值。有趣的是，随着温度越来越低，曲线变得越来越陡峭。在大约25到19毫开尔文之间，曲线斜率就不再变化了。这再次表明你观察到了新的物理现象。这条曲线的斜率可以表示器件的有效温度，它是根据公式中的ΔU进行缩放得到的。我们称之为逃逸温度。下图绘制的是逃逸温度与实际温度的关系图。正如之前所述，高温下逃逸温度Test等于T,这是不出意料的，因为这一切都符合经典物理规律。

然后，当温度逐渐降低时，就开始趋于稳定了。这里我先停一下。数值趋于平稳，并不意味着你观测到了量子隧穿效应 —— 这正是我们最开始时获得的关键发现。你怎么能确定这不是其他物理机制导致的呢？有可能是外界的噪声混入了实验系统，才让数值出现了平稳的现象。所以，设计对照实验时必须格外严谨。

我们当时做了一组对照实验：首先，我们给系统加装了优质的微波滤波器，确保已经排除了所有可能的干扰因素。第二步，我们利用平行于结区的磁场，来降低系统的临界电流，最终把临界电流降到了约 1 微安。这样一来，系统振荡的频率也随之降低，在几乎整个降温过程中，系统都表现出经典物理特性。这部分实验数据，我们用空心圆来标注，如右图所示。大家可以看到，空心圆对应的数值明显偏低。这一结果也证明，我们对实验系统的温度控制已经足够精准。

最后再回到数值平稳的问题上：平稳后的数值到底是多少呢？上图右半部分坐标轴上标注的符号MQT，就是我们在测量完所有参数后，计算得出的理论预测值。大家能看到，在实验误差允许的范围内，实测数据和理论预测值完全吻合。因此我们认为，这是验证实验系统正常工作的可靠方法。为了从数值层面证明这一点，我们此前也付出了大量的努力。

原文链接：诺奖得主Martinis：下一次量子计算飞跃或将在5-10年内出现