量子隧穿百年：从微观到宏观

本文回顾了量子隧穿现象从微观到宏观的发展历程，重点介绍了单电子隧穿、库珀对隧穿以及宏观变量隧穿的关键实验与理论突破。文章从1923年德布罗意提出物质波概念出发，阐述了量子隧穿的基本特征。在单电子隧穿方面，详细介绍了Esaki隧道二极管、Giaever的金属-绝缘体-超导体隧穿实验以及扫描隧道显微镜的发展。在库珀对隧穿方面，重点论述了约瑟夫森效应的理论预测与实验验证过程，包括其与巴丁的著名学术争论。文章核心聚焦于20世纪80年代中期Clarke、Martinis和Devoret在伯克利开展的宏观量子隧穿实验，他们首次清晰展示了约瑟夫森结中相位粒子的量子隧穿行为和能级量子化，这些工作被认为是实验物理的典范。文章还讨论了宏观量子隧穿在其他体系如分子磁体、超导纳米线中的表现，以及对超导量子计算发展的深远影响。