2025年，是聯(lián)合國(guó)教科文組織定義的“國(guó)際量子科學(xué)與技術(shù)年”，也是我國(guó)“十五五”規(guī)劃承前啟后的時(shí)段。
在這一年，計(jì)算范式更迭?！癉eepSeek時(shí)刻”帶來(lái)的“Aha Moment”讓我們反思算力，量子計(jì)算的技術(shù)突破層出不窮；從諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)到硬科技的產(chǎn)業(yè)界，這個(gè)世界似乎正在揮別那個(gè)堆砌晶體管數(shù)量的時(shí)代。
材料不斷翻新，繼而重塑著我們對(duì)于物質(zhì)世界的感知：腦機(jī)芯片滑入大腦皮層，空芯光纖刷新長(zhǎng)距離通信，金屬材料擠壓至埃米級(jí)的“二維”世界，μ子的理論模型與現(xiàn)實(shí)世界精確耦合，抽象的物質(zhì)極限正被技術(shù)一一兌現(xiàn)。
人類生存的圖景也隨之搖身一變。這一年，鋼材首度達(dá)到“近零排放”閾值，中國(guó)“人造太陽(yáng)”得以預(yù)演核聚變堆運(yùn)行的未來(lái)，貝努小行星的樣本則直指地球的過(guò)去，人類文明的生存坐標(biāo)正被重新校準(zhǔn)。
以下是界面新聞盤點(diǎn)的2025年度十大科學(xué)技術(shù)突破。
DeepSeek-R1：大模型的“中國(guó)方案”
深度求索（DeepSeek）在2025年1月20日發(fā)布的DeepSeek-R1模型，基于Deep Seek-V3的基礎(chǔ)模型，以強(qiáng)化學(xué)習(xí)為核心驅(qū)動(dòng)訓(xùn)練推理能力，并免費(fèi)開(kāi)源。
該模型在o1類推理模型的基礎(chǔ)上，更多地依賴“強(qiáng)化學(xué)習(xí)”，模型使用為自己創(chuàng)建和調(diào)整的獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)，從自身行動(dòng)中獲得反饋。在Math-500等基準(zhǔn)測(cè)試中，R1以極低的算力成本實(shí)現(xiàn)了媲美OpenAI o1的推理能力。Nature雜志將DeepSeek創(chuàng)始人梁文鋒列為2025年度十大人物，評(píng)價(jià)其“讓復(fù)雜的邏輯推理變得觸手可及”。
超導(dǎo)量子電路與宏觀量子隧穿：確證量子科技基石
10月，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)花落量子科技，表彰了超導(dǎo)量子電路技術(shù)為現(xiàn)代計(jì)算變革奠定的宏觀基石。John Clarke、Michel H． Devoret與John M． Martinis因在上世紀(jì)80年代利用含約瑟夫森結(jié)的電路，首次觀測(cè)到宏觀量子隧穿與能級(jí)離散而獲此殊榮。
這一發(fā)現(xiàn)打破了經(jīng)典與量子世界的傳統(tǒng)界限，證明了由數(shù)億原子組成的宏觀電路系統(tǒng)也能像微觀粒子一樣被精確操控。該突破催生了“人造原子”與超導(dǎo)量子比特（Qubit），構(gòu)成了今日谷歌、IBM等科技巨頭構(gòu)建量子計(jì)算的物理學(xué)原點(diǎn)。
通用量子計(jì)算機(jī)Helios：高精度量子計(jì)算叩響商用大門
作為量子計(jì)算領(lǐng)域離子阱路線的領(lǐng)軍企業(yè)，Quantinuum于11月5日發(fā)布了第三代量子計(jì)算機(jī)Helios。Helios包含98個(gè)物理量子比特，單量子比特門操作的保真度達(dá)到 99.9975%，雙量子比特門操作的保真度在所有量子比特對(duì)之間平均為99.921%，并能提供48個(gè)經(jīng)過(guò)糾錯(cuò)的邏輯量子比特，是目前全球精度最高的通用商用量子計(jì)算機(jī)。
Helios實(shí)現(xiàn)了接近2：1的物理-邏輯比特轉(zhuǎn)換率（遠(yuǎn)高于行業(yè)平均的幾十甚至上百比一）被加州大學(xué)洛杉磯分校教授Prineha Narang評(píng)價(jià)為“獨(dú)特且令人印象深刻”。 配合其研發(fā)的Guppy編程語(yǔ)言，Helios的問(wèn)世或標(biāo)志著量子計(jì)算開(kāi)始真正具備解決商業(yè)問(wèn)題的能力。
超薄高帶寬腦機(jī)接口BISC芯片：給大腦植入“無(wú)線寬帶”
哥倫比亞大學(xué)聯(lián)合斯坦福等團(tuán)隊(duì)于12月8日發(fā)布的BISC芯片，為人類大腦植入了前所未有的“無(wú)線數(shù)字寬帶”。該成果發(fā)布于國(guó)際權(quán)威期刊Nature Electronics，通過(guò)將65536個(gè)電極、電源及射頻模塊極致集成于一枚厚度僅50μm、體積3mm3的柔性CMOS芯片上，徹底顛覆了傳統(tǒng)腦機(jī)接口的物理形態(tài)。
該芯片能如貼紙般滑入大腦皮層表面，并通過(guò)體外中繼站建立UWB鏈路，實(shí)現(xiàn)高達(dá)100Mbps的數(shù)據(jù)吞吐量。這一飛躍不僅解決了高分辨率信號(hào)無(wú)法實(shí)時(shí)傳輸?shù)耐袋c(diǎn)，更將海量神經(jīng)數(shù)據(jù)直接送入AI模型，為全植入式癲癇監(jiān)測(cè)、高自由度神經(jīng)假肢及雙向腦機(jī)交互提供了核心數(shù)據(jù)通道。
新型空芯光纖：刷新信號(hào)傳輸損耗紀(jì)錄
由微軟支持的Lumenisity研究團(tuán)隊(duì)宣布其發(fā)現(xiàn)了一種具備前所未有的傳輸帶寬和超低衰減性能的微結(jié)構(gòu)光波導(dǎo)。成果于9月1日發(fā)布在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Nature Photonics上，這種新型空芯光纖在1550nm波長(zhǎng)（通信常用波段）下的實(shí)測(cè)損耗僅為0.091dB/km，且在長(zhǎng)達(dá)66THz的頻寬窗口內(nèi)，損耗均保持在 0.2 dB/km 以下。
與傳統(tǒng)的實(shí)心玻璃纖芯不同，這種創(chuàng)新光纖采用“空氣纖芯”，通過(guò)周圍精心設(shè)計(jì)的玻璃微結(jié)構(gòu)來(lái)引導(dǎo)光線傳輸。此外，該技術(shù)在理論上仍有進(jìn)一步降低損耗的空間，并支持在擁有更寬帶放大器的波段下工作，標(biāo)志著長(zhǎng)距離通信及高能激光遠(yuǎn)程傳輸領(lǐng)域有望迎來(lái)一個(gè)新的時(shí)代。
“埃米級(jí)”二維金屬制備術(shù)：對(duì)金屬原子的“降維打擊”
3月，中國(guó)科學(xué)院物理研究所張廣宇團(tuán)隊(duì)發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊Nature上的論文顯示，其開(kāi)發(fā)了一種“原子制造的范德華擠壓法”，將金屬材料厚度推向了埃米（?）級(jí)極限，約為頭發(fā)絲直徑的二十萬(wàn)分之一。針對(duì)單層鉍（Bi）的輸運(yùn)和拉曼測(cè)量顯示，其具有優(yōu)異的物理性能，例如全新的聲子模式、增強(qiáng)的電導(dǎo)率、顯著的場(chǎng)效應(yīng)以及巨大的非線性霍爾電導(dǎo)率。
原子級(jí)薄的二維金屬曾長(zhǎng)期被學(xué)界認(rèn)為是“不可能完成的任務(wù)”，這一工作為實(shí)現(xiàn)二維金屬、合金以及其他二維非范德華材料建立了一條有效途徑，為廣泛的新興量子器件、電子器件和光子器件提供應(yīng)用前景。
μ子g-2實(shí)驗(yàn)高精度結(jié)果：標(biāo)準(zhǔn)模型暫時(shí)屹立不倒
6月，備受期待的費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室（FNAL） μ 子 g-2 實(shí)驗(yàn)最終結(jié)果公布，其測(cè)得的 μ 子異常磁矩與修正后的理論預(yù)測(cè)完全吻合。最新的測(cè)量結(jié)果與2021年及2023年發(fā)布的結(jié)果高度一致，更將測(cè)量精度提升至前所未有的127ppb（一千萬(wàn)分之一點(diǎn)二七），超越實(shí)驗(yàn)最初設(shè)定的目標(biāo)（一千萬(wàn)分之一點(diǎn)四），給出了當(dāng)前最精確的μ子反常磁矩測(cè)量結(jié)果。
盡管理論計(jì)算的最新結(jié)果削弱了μ子反常磁矩中可能存在的“新跡象”，但此次實(shí)驗(yàn)的高精度結(jié)果可為未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)模型的擴(kuò)展提供基準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)模型又挺過(guò)了一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
近零碳排放綠色鋼鐵 SSAB Zero?：更可持續(xù)的能源經(jīng)濟(jì)先聲
9月23日，瑞典鋼鐵巨頭SSAB宣布其SSAB Zero?鋼材成為首個(gè)達(dá)到國(guó)際能源署（IEA）近零排放閾值并滿足“先行者聯(lián)盟”（FMC）采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。依托美國(guó)愛(ài)荷華工廠，該產(chǎn)品融合無(wú)化石電力、生物質(zhì)能源與HYBRIT?技術(shù)路線的氫還原鐵，從化學(xué)反應(yīng)根源斬?cái)嗔颂寂欧拧?/p>
GE Vernova（通用電氣能源業(yè)務(wù)分拆后成立的獨(dú)立公司）當(dāng)日宣布將其即刻引入陸上風(fēng)電塔筒供應(yīng)鏈，這標(biāo)志著“綠氫+綠電”冶煉模式已正式跨越概念驗(yàn)證鴻溝，為全球能源基建提供了首個(gè)可規(guī)?；瘡?fù)制、具有清晰減排路徑的綠色范本。
中國(guó)“人造太陽(yáng)”EAST：創(chuàng)造“億度千秒”世界紀(jì)錄
1月20日，位于安徽合肥的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）首次實(shí)現(xiàn)1億攝氏度1066秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，再次創(chuàng)造了托卡馬克裝置穩(wěn)態(tài)高約束模運(yùn)行新的世界紀(jì)錄。
千秒量級(jí)是聚變反應(yīng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)。但運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，約束等離子體的難度就越高。此次實(shí)驗(yàn)超越千秒，意味著人類首次在實(shí)驗(yàn)裝置上模擬出未來(lái)聚變堆運(yùn)行所需的條件，驗(yàn)證了聚變的工程可行性。
小行星貝努含有生命物質(zhì)：探秘前生命時(shí)期的地球
此前，Nature與Nature Astronomy刊登的多項(xiàng)重磅研究揭曉了NASA OSIRIS-REx任務(wù)帶回的貝努（Bennu）小行星樣本的深度分析結(jié)果?？茖W(xué)家在其中檢測(cè)到了構(gòu)建生命所需的14種氨基酸、核堿基及含鈉磷酸鹽。
日本東北大學(xué)發(fā)布于權(quán)威期刊Nature Geoscience 12月的最新研究顯示，在OSIRIS-REx 航天器采集的貝努樣本的提取物中鑒定出多種生物必需的糖類，包括核糖（RNA 的糖組分）和葡萄糖（代謝底物）。這些糖類的發(fā)現(xiàn)補(bǔ)全了生命關(guān)鍵成分的清單，表明包含生命所需全部三大組分的物質(zhì)，可能已經(jīng)被散播到了前生命時(shí)期的地球及其他內(nèi)太陽(yáng)系行星上。