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當量子走進電路：2025 諾貝爾物理獎專刊

雙月刊從 2025 諾貝爾獎出發，結合量子科技、跨領域研究與人文反思，呈現物理形塑世界的完整圖像

新書推薦 ||| 精通物理:情境化學習

突破物理教學框架——推薦張慧貞教授新著《精通物理：情境化學習》在物理教育的第一線，我們常觀察到學生具備優異的運算能力，卻在面對複雜情境或大範圍概念統整時產生斷層。本會長期關注物理科教發展，今日特別推薦張慧貞教授之新作——《精通物理：情境化學習~力學、熱學、流體》

2025 諾貝爾物理學獎

2025 The Nobel Prize in Physics今年的物理獎頒給了三位在「量子電路」領域開創新局的物理學家： John Clarke（美國／英國，UC Berkeley） Michel H. Devoret（法國／美國，耶魯大學） John M. Martinis（美國，加州大學聖塔芭芭拉校區）他們的貢獻是——在宏觀電路中「抓到」量子隧穿的行為，並能精確控制量子能階！說白一點，就是把原本只存在於原子世界裡的量子現象，變成可以在實驗室裡「看得見、用得上」的電子電路。這項突破讓量子力學不再只是理論，而是走進了量子電腦、量子感測、量子通訊等新世代技術的核心。諾貝爾獎委員會說得很到位：「他們把抽象的量子現象，變成了可以操作的工程實體。」

物理雙月刊

科學家隨筆

阿文開講

2026年2月號

當量子走進電路：2025 諾貝爾物理獎專刊

總編輯的話——當量子走進電路：2025 諾貝爾物理獎專刊秉持《物理雙月刊》長期以來的編輯精神與作業模式，在諾貝爾物理獎公布後的隔年第一期（亦即二月刊），本刊一向會以較為深入、系統性的方式，推出專題報導，帶領讀者重新理解諾貝爾獎所肯定的科學工作。雙月刊的宗旨從來不在於即時追逐話題或流行，因此每年十月諾貝爾獎揭曉後，我們除了會即時提供基礎介紹與背景說明，但更重要的是，希望在沉澱之後，邀請真正深耕相關領域的專家學者，以嚴謹清楚但深入淺出的方式，為廣大華語讀者撰寫具深度的科普專文，深入探討得獎研究的物理內涵、科學影響，以及對未來發展的意義與展望。 2025 年諾貝爾物理獎頒發給約翰．克拉克（John Clarke）、米歇爾．德沃雷（Michel H. Devoret）與約翰．馬提尼斯（John M. Martinis）三位科學家，表彰他們在「電路中發現宏觀量子力學穿隧效應與能量量子化」的突破性貢獻。本期特別邀請中研院特聘研究員陳啟東研究員、中研院研究員柯忠廷研究員與中央大學物理系陳永富教授，以及中興大學郭華丞教授，從不同角度為讀者介紹本次諾貝爾獎所肯定的核心工

2026年2月號

當量子走進電路：2025 諾貝爾物理獎專刊

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2025年12月號

國際量子科學與技術年量子百週年紀念刊

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2025年10月號

兆赫茲物理的進展與展望

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2025年8月號

重繪星系演化史的宇宙之眼台灣太空創新創業

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2025年6月號

從AI預警到黑爾戈蘭島，科學百年，震動不止

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2025年4月號

2025世界量子日

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2025年2月號

2024年諾貝爾物理獎—人工智慧上的奠基與發明

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2024年12月號

量子霍爾平台-平台相變

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2024年10月號

孔洞性金屬有機骨架在儲氫與產氫的研究發展簡介

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2024年8月號

人工光合作用：通往太陽能燃料之路

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最新上線

林志忠台灣陽明交通大學電子物理系2026年2月13日

安德森和Osheroff的「委屈」

1975年，美國凝聚態物理學泰斗安德森（P. W. Anderson, 1923–2020, 1977年諾貝爾物理學獎得主）離開了貝爾實驗室，轉往普林斯頓大學物理系任教。大學（高教）有別於工業研究機構、國家科學院或國家實驗室，除了進行（個人的）學術研究之外，教學是主要任務之一。根據Andrew Zangwill所著安德森傳記《A Mind Over Matter: Philip Anderson and the Physics of the Very Many》（英國牛津大學出版社，2021年）中所述，安德森在普林斯頓大學除了指導博士生進行學位論文研究，也講授了一系列研究所課程，包括多體理論、固態物理、統計力學、無序材料、二維磁性，以及其他專業課題（Special topics）研討課程。但Zangwill在傳記中寫道，安德森通常未充分備課，也不是一位口才滔滔的好講師，因此授課品質欠佳。關於安德森教學的另一件更有趣（「委屈」？）的故事則是，他曾經有一年一度與一位同事共同講授「大一物理／普通物理」課程。據說，安德森對於該課程不僅沮喪，甚至「惱火」，因為學生竟然有眼不識泰山，

Samantha McBride 譯者:劉雨恩2026年2月13日

自脫除鹽晶體

一種新發現的機制，即鹽晶體從奈米工程表面脫落的現象，可以推動工業材料的開發，用於抵抗淡水和鹽水中礦物質的積聚。水不僅在人們的日常生活中不可或缺，在工業上也是如此。在發電廠中，淡水被廣泛用於透過蒸汽渦輪機的旋轉，將熱能轉換為力學能。隨著氣候變遷對淡水供應構成的威脅日益加劇，保護地球有限的水資源比以往任何時候都更為重要。在地球上的總水量，僅有約1%以液態淡水的形式存在，還有2%為封存在例如冰川和雪冠等的固態淡水。其餘的97%為鹽水，分佈於海洋和海域內。將鹽水利用於工業過程可以顯著地緩解對淡水需求的壓力。然而，在工業過程中用鹽水取代淡水並不是一個簡單的解決方案。淡水和鹽水都含有可溶解的礦物質，這些礦物質往往會積聚在表面。一個常見的例子是洗手台和淋浴間中出現的皂垢。礦物質積聚在工業過程中會是一個更大的問題，特別是那些涉及例如蒸發或沸騰等的相變過程。如果使用更充足但富含更多礦物質的鹽水，這個問題只會變得更糟。自潔凈（self-cleaning）材料對於減少系統中的低效率運行將會大有幫助，但現有的塗層並不足以解決這個問題。關鍵可能在於以奈米工程製作的表面紋理結構。我和同事們在麻省理工學院克

Richard Taylor 譯者:劉雨恩2026年2月13日

通往碎形仿生學的跨領域之旅

人們正在尋找能將人工植入物產生的訊號傳遞到體內神經元的理想電極。生物中的碎形（Fractal），或許能帶來解答。在我童年時期的科幻世界裡，受損的身體部位會被人工植入物取代，以恢復甚至增強功能。我百看不厭地欣賞1970年代電視節目，如《無敵金剛》（The Six Million Dollar Man）和《玄機妙算》（The Bionic Woman）的主角們如何利用他們超凡的人工眼睛和耳朵智取惡棍。五十年過去了，這些科幻想像正在轉變為科學事實。電子裝置已經被植入眼睛，用於恢復視網膜退化性疾病患者的視力。這類疾病在50歲以上的人中，每10人就有1人罹患，且沒有常規治療方法。超過160,000例腦部植入手術，治療像是帕金森氏症（Parkinson’s Disease）的神經系統疾病。而截肢患者現在可以接受互動型植入式義肢，以恢復部分活動能力。研究持續推進，讓植入物的功能更加接近我心目中仿生人（生化）英雄（Bionic Heroes）。我進入仿生學（Bionics）的旅程始於十年前，當時我受邀前往普芬多夫高等研究院（The Pufendorf Institute for A

國立中央大學光電科學與工程學系欒丕綱副教授2026年2月13日

力學與電磁振盪系統的奇妙對應

在兩年前的專欄文章《從參考圓，相空間，到升降算符：聊聊簡諧運動》裡，我們初步介紹了簡諧運動的數學描述，也解釋了如何從「參考圓」看出升、降算符的數學形式。現在我們進一步來談談力學與電磁振動系統的數學對應，以及這個對應所能帶來的物理洞見。為了讓討論更具有一般性，我們將通常會存在於這兩個振動系統中的阻尼效應 (damping effect) 一併納入考慮。此外，為了讓討論不要過度複雜，我們假定在力學系統中來自流體的黏滯性 (viscosity) 的阻尼力 (damping force) 與物體的運動速度成正比，這在低雷諾數 (Reynolds number) 的條件下是成立的。首先說明如何寫下有阻尼力與驅動力 (driving force) 作用的簡諧振動運動方程式。假定有一個質量為 $m$ 的物體連接於彈簧的一端，受驅動力 $f(t)$ 作用，而彈簧的另一端固定，且這個物體置於一個可提供阻尼力的流體中。此外，假定彈簧本身的質量可忽略，彈簧的形變量 (振幅) 夠小 (亦即在 “彈性限度” 內)，且彈簧本身不與流體作用。若將該物體平衡位置的座標定為 $x=0$，且設彈

國立中興大學物理學系教授郭華丞2026年2月13日

由微觀邁進巨觀的量子現象-2025年諾貝爾物理學獎專題報導

2025年10月，諾貝爾獎委員會宣布將物理學獎授予馬丁尼茲（John Martinis）、德沃雷（Michael Devoret）與克拉克（John Clarke）。這項殊榮旨在表彰他們在「巨觀量子穿隧」（Macroscopic Quantum Tunneling, MQT）與「電路能量量子化」的開拓性貢獻。起源：柏克萊實驗室的「三明治」這段科學傳奇始於 1980 年代的加州柏克萊大學。當時，克拉克教授帶領著博士後研究員德沃雷與博士生馬丁尼茲，共同鑽研一種極具潛力的超導體電路。電路的核心是「約瑟芬接面」（Josephson Junction）。如圖一(a)所示，其構造如同一個物理世界的「三明治」，由兩層超導體夾住一層極薄的絕緣體所組成。在當時的製程下，其接面尺寸約在 10 至 100 微米之間。圖一 (a) 約瑟芬接面的微觀結構。該元件採用了由鈮（Nb）與鉛銦合金（PbIn）構成的雙超導電極，兩者之間夾有一層極薄的氧化鈮（NbO）絕緣層 (b)樣品的等效電路模型。為了精確控制接面的量子態，電路中設計了兩個關鍵電流源：I_B\ 為外加偏置電流，I_{\mu w}表示微波照射的影