重磅突破：无需超导体！原子+激光模拟量子效应，竟重现诺奖技术

量子电脑、脑磁图（MEG）这些技术听起来高大上，但它们背后都离不开一个叫约瑟夫森结的小零件。这个零件藏在超导体里，能实现超精准测量，还定义了全球电压标准。可它内部的量子过程太小，直接观察几乎做不到。最近德国Kaiserslautern-Landau大学的团队换了个思路——用超冷原子和激光，把约瑟夫森效应“复刻”出来了。

约瑟夫森结：简单结构里的超强量子效应

约瑟夫森结看起来不复杂：两个超导体中间夹一层比纸还薄的绝缘层。但量子力学在这起了作用——电子能“穿过”绝缘层（量子隧穿），产生稳定的电流。

这效应有多重要？

MEG能测大脑磁场，靠的就是约瑟夫森结的超高灵敏度；

全球电压单位“伏特”，也是用它的特性定义的；

量子电脑里，它是核心逻辑元件之一。

但超导体里的量子变化太细微，想直接看清楚，比大海捞针还难。

用原子“模拟”，让量子过程变“可见”

科学家想到了量子模拟——用一个好研究的系统，模拟另一个难研究的系统。这次他们不用超导体，改用玻色爱因斯坦凝聚体（BEC）：把原子冷却到接近绝对零度，原子会变成一团“同步运动”的云。

他们把两团BEC分开，中间用聚焦激光做了个极薄的“光学屏障”，还让激光周期性移动。这个装置里：

激光屏障相当于约瑟夫森结的绝缘层；

移动的激光相当于给结加了微波辐射（常规约瑟夫森结里的驱动）。

结果居然和真实约瑟夫森结一模一样——原子云里出现了沙弗台阶。

沙弗台阶：量子效应的通用信号

沙弗台阶是约瑟夫森结的标志性特征：电压会出现一个个“平台”，每个平台的电压只和两个基本常数（普朗克常数、电子电荷）以及驱动频率有关。全球电压标准就是靠这个定义的。

这次原子系统里也出现了清晰的沙弗台阶，说明这个效应不是超导体独有的，是通用量子现象。领导实验的HerwigOtt说：“我们第一次在原子系统里看到了这个效应，证明它跨系统存在。”

未来：原子电路可能替代电子电路？

团队下一步想把多个原子结连起来，做原子电路——让原子代替电子在电路里跑。原子电路的好处是能直接观察原子运动，适合研究量子相干效应（比如量子叠加、纠缠）。

现在他们还想复制其他电子元件（比如电阻、电容），搞清楚原子版本的微观原理。

原来量子效应不止藏在固体超导体里，超冷原子云也能“复刻”。这不仅帮我们看清了约瑟夫森结的内部，还打开了原子电路的新方向。你觉得未来原子电路会走进我们的生活吗？留言聊聊你的想法～