超导基础理论和实验技术系列讲座 （128期）

 

报告题目：从宏观量子隧穿到超导量子比特

报告人：郑东宁 研究员 中国科学院物理研究所

 

报告时间：2025年10月13日 （星期一）上午09:30-11:30

报告地点：M236会议室

联系人： 金魁 研究员

 

报告摘要：

 

1962年，Brian Josephson从理论上预言超导Cooper对可以在被一层非常薄的绝缘体隔开的两个超导体之间相干地隧穿，从而电流可以无阻流过绝缘区。这一效应，称为Josephson效应，对超导的基础和应用研究都产生了极其重要的影响。Josephson效应可以理解为超导宏观波函数的隧穿效应，传统上也常被称为一种宏观量子效应。但是这种现象实际上是大量微观变量的组合在宏观尺度上的体现，即量子效应的宏观体现。超导宏观波函数并不满足量子力学的态迭加原理。1980年前后，Anthony Leggett指出需要区别这种量子现象和由单一宏观变量展示的量子现象，他进一步提出可以利用Josephson结构成的超导电路来观察宏观变量的量子现象，并由此展示一个包含大量微观变量的宏观系统可以像微观粒子一样呈现量子力学所预言的物理现象。2025年的诺贝尔物理奖授予了John Carke，Michel Devoret和John Martinis三位物理学家，表彰他们有关“电路中宏观量子力学隧穿和能级量子化发现”的实验工作。他们的工作，通过系统实验很好地印证了Leggett等人的理论预言。本次讲座将从一个实验工作者的角度介绍基于超导Josephson结电路中宏观量子隧穿研究的相关原理和实验细节，结合我们自己的工作介绍宏观量子隧穿方面的一些后续研究，包括高温超导体Josephson结中的宏观量子隧穿实验。最后介绍，在宏观量子隧穿效应的基础上，如何用超导电路构建超导量子比特器件，以及不同量子态之间的相干演化实验。

 

报告人简介：

  郑东宁，中国科学院物理研究所量子计算研究中心研究员。1984年和1987年分别在中国科学技术大学获理学学士和理学硕士学位，1994年在英国剑桥大学获博士学位。先后在中国科学院物理研究所、英国剑桥大学、英国DURHAM大学从事超导相关研究工作。曾担任超导实验室副主任，课题组长。任中国电子学会超导电子学分会副主任委员和国家超导标准化技术委员会秘书长。