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诺贝尔物理奖科学家:打开了量子电脑大门

《诺贝尔奖》比传统电脑运算速度更快、资料储存更多的量子电脑,本世纪内可能成真。未来人类要感恩,应多谢今年诺贝尔物理学奖两位得主:法国的阿罗什 (Serge Haroche)和美国瓦因兰(David Wineland)。两人做到前人认为不可能的任务,捕捉到个别粒子来测量来操控,为研发量子电...


「两人的突破性方法,令这这研究领域建造以量子物理学为基础的超级快速新型电脑,迈出了最早的步伐」。诺贝尔奖评审团昨天(周二)宣布两人获奖原因:「量子电脑也许在本世纪建成,到时将彻底改变我们的日常生活,像经典电脑在上世纪改变了我们生活那样。」

 

  爱因斯坦曾梦想困光子

  一个世纪前,物理学进入最微观的粒子世界。这些粒子,包括原子、光子和离子,物理学家将粒子的最小单位,称为量子,物理学泰斗爱因斯坦(Albert Einstein)提出的光子概念,就是光的最小单位,也就是光的量子,量子物理学于焉诞生。

  但量子物理学中,科学家遇上一个大难题,就是难以将个别粒子孤立于周遭环境而不破坏粒子的量子特质,这使他们无法直接观察粒子的活动,只能凭空猜想。爱因斯坦就曾梦想将一粒光子困在一个盒子观察,即使几秒也好。

 

  爱因斯坦的梦想,68岁的阿罗什不止做到,更超标完成。他1990年代开始用温度保持在接近绝对零度的超导体作镜子,反光能力冠绝世界,用两块超导体 曲镜拼合,令光子在两面镜中间不断反弹被困,超过1/10秒后才消失或被吸收。虽然只有区区1/10秒,光子在这段时间不断反弹的总移动距离,高达4万公 里,足以做很多测量和操控动作。

  阿罗什成功捕捉光子后,去年更成功加入反馈机制,当发现少了光子时就注入新光子,令超导体镜箱内恒常保持固定数目的光子,远超出爱因斯坦把光子困住几秒的想像。

  离子用作计时准确超高

  同为68岁的瓦因兰,则殊途同归。他于1980、90年代用电场将个别离子困住,在超低温和真空环境进行实验,把离子隔绝于环境温度和辐射之外,然后 用激光脉冲操控被困离子的能量量子状态,作出观察。英国萨里大学物理学教授哈利利说:「在10多20年前,这些成果部份只属科幻小说意念,又或只属量子物 理学家的狂想。」

  瓦因兰的离子陷阱,更可操控离子作运算,他的研究团队是世界最早示范把两个量子单位作运算,示范了量子电脑在理论上可行。他也成功研发将被困离子用作计时,准确度超高,准到如在宇宙大爆炸开始运作至今140亿年,亦最多只有5秒误差,远胜原子钟。

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