诺贝尔物理奖 量子光学家共享

【新唐人2012年10月10日讯】(中央社斯德哥尔摩9日综合外电报导)今年诺贝尔物理学奖颁给法国的雅霍许(Serge Haroche)和美国的温兰德(David Wineland),两人发现不破坏却能测量量子粒子的方法,可能打造出新型威力强大超级电脑。

两人发现不破坏却能测量量子粒子的方法。研究人员先前认为这是不可能办到的。

瑞典皇家科学院(Royal Swedish Academy of Sciences)说,两人的研究成就可能导致根据量子物理学,打造出新的超快速电脑。

瑞典评审团说,两人获奖是由于“在测量和操控个别量子系统”的开创性实验方法。

评审团说,两人的研究也导向建造出极端精确的时钟,这种时钟能成为新标准时间的未来基础,精确度是当前铯原子钟的100倍以上。

两人都现年68岁。雅霍许是法兰西学术院(College de France)与巴黎高等师范学院(Ecole Normale Superieure, Paris)教授。温兰德是美国国家标准暨技术协会(National Institute of Standards and Technology)与科罗拉多大学波尔德分校(Universityof Colorado at Boulder)研究团队主持人。

雅霍许告诉路透社,希望获奖能给自己一个平台,“能让我沟通观念,不只是在这个研究领域,而是在一般的基础研究上沟通想法”。

英国莎丽大学(University of Surrey)物理学教授哈利里(Jim Al-Khalili)说:“一直到10年、20年以前,量子物理学某些比较奇怪的面向还像是科幻小说里的想法,或顶多不过是量子物理学家的狂野想像。”

“温兰德和雅霍许及其团队显示出,量子世界真的以那么怪异的方式存在,同时开启了不久以前无法想像的新科技可能性。”

量子物理学以小于原子的尺度研究宇宙基本组成的行为,微小粒子以怪异方式行动,只能用高等数学才有办法描述。

科学家长期以来梦想打造出“量子电脑”,以上述数学运作。量子电脑能比现行电脑进行更复杂运算、储存更庞大资料。但只有在能观察个别粒子的行为时,才能打造出量子电脑。

在量子状态下,原子、电子或光子具有奇怪性质。例如,它可以同时在两个位置。它的行为方式有点像是波。但当它跟其他东西交互作用时,例如当有人观察时,这些性质会立刻改变。

两位科学家研究的领域都是量子光学,也就是光和物质间的基本相互作用。

瑞典皇家科学院(Royal Swedish Academy of Sciences)说,这两位科学家从相反的角度来检验、控制与计算量子粒子。

温兰德针对离子,用光测量离子,雅霍许则控制并测量光子。

两位科学家的专长是量子缠结(entanglement),两个粒子交互作用时,就会出现“缠结”,意思是一个粒子会影响远处的另一个粒子。即使两个粒子分开,两者的连结还会持续一段长时间。

在缠结时,粒子也可能进入态叠加(superposition)状态,这开启了超级电脑之路。

现在的电脑用的是二元码,资料储存在一个不是0就是1的位元上。但在态叠加中,一个量子位元(qubit)可能是0或1,或既是0又是1。

雅霍许说,自己在量子物理学的研究最终可能导向难以想像快速的电脑,原子基本上能同时处在两种不同状态。

他告诉美联社:“你能做出古典物理学法则所禁止的事情。”

粒子好像同时在两个位置,长久以来认为无法在实验室中展示出来。但是温兰德的小魔术(parlour trick)能用雷射光撞击一个原子,根据量子理论有50%概率能移动这个原子。然后从两个不同位置观察这个原子,两个位置距离一亿分之八公尺。

量子电脑和现行电脑相比的一个例子是,电脑要计算出一个推销员拜访市镇中若干地点的最短距离,会尝试每条可能路线后,选出最短路径。量子电脑可以在一个步骤完成计算,就像是推销员同时走每条路一样。

在美国马里兰大学联合量子研究所(Joint Quantum Institute)从事类似研究工作的门罗(Christopher Monroe)说,物理奖颁给这两人“对我不是太意外…他们两人是一组可以说很明显”。

他说,由于量子世界的怪异特质,自己和温兰德1990年代共事时,能让一个原子同时出现在两个地方。

门罗说,当时不清楚捕捉单一原子能为超级快速量子电脑铺路,这整个领域好像突然从天上掉下来。

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