諾貝爾物理獎 量子光學家共享

【新唐人2012年10月10日訊】(中央社斯德哥爾摩9日綜合外電報導)今年諾貝爾物理學獎頒給法國的雅霍許(Serge Haroche)和美國的溫蘭德(David Wineland),兩人發現不破壞卻能測量量子粒子的方法,可能打造出新型威力強大超級電腦。

兩人發現不破壞卻能測量量子粒子的方法。研究人員先前認為這是不可能辦到的。

瑞典皇家科學院(Royal Swedish Academy of Sciences)說,兩人的研究成就可能導致根據量子物理學,打造出新的超快速電腦。

瑞典評審團說,兩人獲獎是由於「在測量和操控個別量子系統」的開創性實驗方法。

評審團說,兩人的研究也導向建造出極端精確的時鐘,這種時鐘能成為新標準時間的未來基礎,精確度是當前銫原子鐘的100倍以上。

兩人都現年68歲。雅霍許是法蘭西學術院(College de France)與巴黎高等師範學院(Ecole Normale Superieure, Paris)教授。溫蘭德是美國國家標準暨技術協會(National Institute of Standards and Technology)與科羅拉多大學波爾德分校(Universityof Colorado at Boulder)研究團隊主持人。

雅霍許告訴路透社,希望獲獎能給自己一個平台,「能讓我溝通觀念,不只是在這個研究領域,而是在一般的基礎研究上溝通想法」。

英國莎麗大學(University of Surrey)物理學教授哈利里(Jim Al-Khalili)說:「一直到10年、20年以前,量子物理學某些比較奇怪的面向還像是科幻小說裡的想法,或頂多不過是量子物理學家的狂野想像。」

「溫蘭德和雅霍許及其團隊顯示出,量子世界真的以那麼怪異的方式存在,同時開啟了不久以前無法想像的新科技可能性。」

量子物理學以小於原子的尺度研究宇宙基本組成的行為,微小粒子以怪異方式行動,只能用高等數學才有辦法描述。

科學家長期以來夢想打造出「量子電腦」,以上述數學運作。量子電腦能比現行電腦進行更複雜運算、儲存更龐大資料。但只有在能觀察個別粒子的行為時,才能打造出量子電腦。

在量子狀態下,原子、電子或光子具有奇怪性質。例如,它可以同時在兩個位置。它的行為方式有點像是波。但當它跟其他東西交互作用時,例如當有人觀察時,這些性質會立刻改變。

兩位科學家研究的領域都是量子光學,也就是光和物質間的基本相互作用。

瑞典皇家科學院(Royal Swedish Academy of Sciences)說,這兩位科學家從相反的角度來檢驗、控制與計算量子粒子。

溫蘭德針對離子,用光測量離子,雅霍許則控制並測量光子。

兩位科學家的專長是量子纏結(entanglement),兩個粒子交互作用時,就會出現「纏結」,意思是一個粒子會影響遠處的另一個粒子。即使兩個粒子分開,兩者的連結還會持續一段長時間。

在纏結時,粒子也可能進入態疊加(superposition)狀態,這開啟了超級電腦之路。

現在的電腦用的是二元碼,資料儲存在一個不是0就是1的位元上。但在態疊加中,一個量子位元(qubit)可能是0或1,或既是0又是1。

雅霍許說,自己在量子物理學的研究最終可能導向難以想像快速的電腦,原子基本上能同時處在兩種不同狀態。

他告訴美聯社:「你能做出古典物理學法則所禁止的事情。」

粒子好像同時在兩個位置,長久以來認為無法在實驗室中展示出來。但是溫蘭德的小魔術(parlour trick)能用雷射光撞擊一個原子,根據量子理論有50%機率能移動這個原子。然後從兩個不同位置觀察這個原子,兩個位置距離一億分之八公尺。

量子電腦和現行電腦相比的一個例子是,電腦要計算出一個推銷員拜訪市鎮中若干地點的最短距離,會嘗試每條可能路線後,選出最短路徑。量子電腦可以在一個步驟完成計算,就像是推銷員同時走每條路一樣。

在美國馬里蘭大學聯合量子研究所(Joint Quantum Institute)從事類似研究工作的門羅(Christopher Monroe)說,物理獎頒給這兩人「對我不是太意外…他們兩人是一組可以說很明顯」。

他說,由於量子世界的怪異特質,自己和溫蘭德1990年代共事時,能讓一個原子同時出現在兩個地方。

門羅說,當時不清楚捕捉單一原子能為超級快速量子電腦鋪路,這整個領域好像突然從天上掉下來。

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