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諾貝爾物理獎 2人以量子測控獲獎

自由時報/ 2012.10.10 00:00
〔編譯管淑平/綜合報導〕今年諾貝爾物理學獎九日揭曉,法國學者賽吉.雅洛許(Serge Haroche)、美國學者大衛.溫蘭德(David J. Wineland)找出直接測量與操控個別量子系統、而不破壞其量子力學特性的突破性實驗方式而獲獎。瑞典皇家科學院指出,這兩名學者的研究,為量子物理學實驗新時代開啟大門,也為打造出威力強大的量子電腦鋪路,改變每個人的日常生活。

直接測控量子 不破壞力學特性

頌詞中指出,對單一光子或物質粒子來說,古典物理學定律已經不再適用,需以量子物理學取代,但要將單一粒子從其所處環境中分離出來並不容易,且一旦粒子與外在世界交互作用,就立刻失去其量子特性,因此,許多量子物理學中預測的奧妙現象無法被直接觀察,研究人員只能進行或許能在原則上表現出這些奧妙現象的假想實驗。

不過,雅洛許和溫蘭德透過「巧妙的實驗室方式」,直接測量並控制非常脆弱的量子狀態,使其得以檢視、控制並計算這些粒子。

雅洛許和溫蘭德都是在量子光學領域中,研究光子與物質粒子的基本交互作用,包括量子纏結(quantum entanglement)、「態疊加」(superposition)等。溫蘭德以電極場構成一「阱」(trap),讓帶電原子(或離子)保持在此「離子阱」中,利用光子對其進行控制和測量。雅洛許的方式正好相反,他讓光子在由兩面鏡子組成的空腔中來回反射,然後藉由讓原子穿過這個共振腔,探測光子量。

量子電腦 可能改變人類生活

兩人的研究為新超快速量子電腦的問世鋪路。研究中粒子進入「態疊加」狀態,即一個物體同時處於多種狀態,應用在資訊處理上,一個量子位元不再是如現今電腦用零或一二元碼儲存資料,而可能是零或一,或同時是零也是一,使得資訊處理量提高許多。

頌詞說,「或許本世紀量子電腦就將如上世紀傳統電腦一樣,劇烈改變我們的日常生活」;此外,他們的研究也帶來建構精準度是當前銫原子鐘一百倍的極精確時鐘,成為未來新標準時間的基礎。

雅洛許與溫蘭德同齡,現年六十八歲,雅洛許是法蘭西學術院與巴黎高等師範學院教授,溫蘭德是美國國家標準暨技術協會(NIST)與科羅拉多大學波爾德分校研究團隊主持人。

瑞典皇家科學院電話通知兩人獲獎時,雅洛許正和太太在斯德哥爾摩街上散步,他說,「當我看到瑞典的區域碼,我知道,我們可以開香檳了。」

溫蘭德當時正在睡覺,是由太太接電話。這兩名學者都說,得知獲獎心情相當激動,兩人將平分八百萬瑞典克朗(約三千五百萬台幣)獎金。

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