諾貝爾物理獎 2人以量子測控獲獎(圖)

|賽吉．雅洛許（左）和大衛．溫蘭德。（路透） 看中國網站 禁止建立鏡像網站 。

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。 看中國網站 禁止建立鏡像網站 。

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，然後借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獎金。\

幾億年才能破解的密碼…2小時完成

今年諾貝爾物理獎頒給原子物理和量子光學領域大師美國溫蘭德（David J. Wineland）與法國雅洛許（Serge Haroche），他們以特殊的實驗方法讓科學家首度以非破壞性方式讀取和操縱量子狀態，開啟日後量子計算的新頁，也讓原本好幾億年才能破解的密碼，變得只要兩小時內就能完成；並因為其傳輸絕對保密的特性，極適合應用在國家機密保防上。傳輸絕對保密特性 適合應用在國安

清華大學光電所副教授李瑞光指出，量子非常脆弱，容易受到環境影響，只要任何量測動作都會破壞量子狀態，所以量子非常不容易量測。但是兩人卻是科學界首度分別以離子和原子非破壞性的實驗方法，讀取和操縱到量子狀態。

眾多電腦並聯資訊量 一臺量子電腦解決

李瑞光表示，兩人讀取到的量子現象，開啟了接續的量子科學、量子計算等一連串的研究，也讓量子電腦變得可能。他說，如果遇到複雜的問題，現行電腦必須用等比級數的臺數來加快計算速度；但是量子電腦卻是以等差級數的臺數解決，因此速度快得太多，「可解決計算機所有沒有辦法解決的問題」。

專長原子物理與量子光學的國立成功大學物理系副教授陳泳帆解釋，美國的溫蘭德用雷射場把離子抓住，與光交互作用下會產生一種類似傳統電腦零、一位元開關的運算，但不同的是溫蘭德兩個位元彼此有關聯，而且重疊，具有平行運算的能力，因此可以讓原本要很多台電腦並聯的資訊儲存量，只要靠一臺量子電腦就可解決。例如，原本需要好幾億年才能破解的銀行密碼，量子電腦只要一、兩小時就可破解。

陳泳帆表示，另一方面，量子系統又具有傳輸保密的特性，因為只要有人一進入量測，狀態就會被破壞，因此非常適合在國家軍事機密上使用。

来源:自由電子報

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