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諾貝爾物理獎科學家:打開了量子電腦大門

《諾貝爾獎》比傳統電腦運算速度更快、資料儲存更多的量子電腦,本世紀內可能成真。未來人類要感恩,應多謝今年諾貝爾物理學獎兩位得主:法國的阿羅什 (Serge Haroche)和美國瓦因蘭(David Wineland)。兩人做到前人認為不可能的任務,捕捉到個別粒子來測量來操控,為研發量子電...


「兩人的突破性方法,令這這研究領域建造以量子物理學為基礎的超級快速新型電腦,邁出了最早的步伐」。諾貝爾獎評審團昨天(周二)宣布兩人獲獎原因:「量子電腦也許在本世紀建成,到時將徹底改變我們的日常生活,像經典電腦在上世紀改變了我們生活那樣。」

 

  愛因斯坦曾夢想困光子

  一個世紀前,物理學進入最微觀的粒子世界。這些粒子,包括原子、光子和離子,物理學家將粒子的最小單位,稱為量子,物理學泰斗愛因斯坦(Albert Einstein)提出的光子概念,就是光的最小單位,也就是光的量子,量子物理學於焉誕生。

  但量子物理學中,科學家遇上一個大難題,就是難以將個別粒子孤立於周遭環境而不破壞粒子的量子特質,這使他們無法直接觀察粒子的活動,只能憑空猜想。愛因斯坦就曾夢想將一粒光子困在一個盒子觀察,即使幾秒也好。

 

  愛因斯坦的夢想,68歲的阿羅什不止做到,更超標完成。他1990年代開始用溫度保持在接近絕對零度的超導體作鏡子,反光能力冠絕世界,用兩塊超導體 曲鏡拼合,令光子在兩面鏡中間不斷反彈被困,超過1/10秒後才消失或被吸收。雖然只有區區1/10秒,光子在這段時間不斷反彈的總移動距離,高達4萬公 里,足以做很多測量和操控動作。

  阿羅什成功捕捉光子後,去年更成功加入反饋機制,當發現少了光子時就注入新光子,令超導體鏡箱內恆常保持固定數目的光子,遠超出愛因斯坦把光子困住幾秒的想像。

  離子用作計時準確超高

  同為68歲的瓦因蘭,則殊途同歸。他於1980、90年代用電場將個別離子困住,在超低溫和真空環境進行實驗,把離子隔絕於環境溫度和輻射之外,然後 用雷射脈衝操控被困離子的能量量子狀態,作出觀察。英國薩里大學物理學教授哈利利說:「在10多20年前,這些成果部份只屬科幻小說意念,又或只屬量子物 理學家的狂想。」

  瓦因蘭的離子陷阱,更可操控離子作運算,他的研究團隊是世界最早示範把兩個量子單位作運算,示範了量子電腦在理論上可行。他也成功研發將被困離子用作計時,準確度超高,准到如在宇宙大爆炸開始運作至今140億年,亦最多只有5秒誤差,遠勝原子鐘。

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