法美科學家贏物理學獎?捕捉粒子打開量子電腦之門

美國物理學家維因蘭德（右）在睡夢中知悉獲獎，他表示，能夠得到諾貝爾獎的肯定是“美妙的驚喜＂。左為2001年諾貝爾物理學獎得主康奈爾。（圖：法新社）

法國物理學家阿羅什在量子物理學的卓越研究，成功打開研發量子電腦的大門，為研發超高速的量子電腦奠下基石。（圖：法新社）

（瑞典?斯德哥爾摩10日訊）比傳統電腦運算速度更快、資料儲存更多的量子電腦，有望在本世紀內成真！

今年諾貝爾物理學獎兩位得主：法國物理學家阿羅什和美國物理學家維因蘭德，突破了前人認為的不可能任務，成功捕捉個別粒子來測量及操控，為研發量子電腦打開大門。

一個世紀前，物理學進入了微觀的粒子世界。這些粒子，包括原子、光子和離子，物理學家將物质分割成一个一个的微小单位（能量包），并稱為量子。物理學泰斗愛因斯坦提出的光子概念，就是光的最小單位，也就是光的量子，量子物理學於焉誕生。

但科學家面對的最大難題，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，以致他們無法直接觀察粒子活動，只能憑空猜想。愛因斯坦就曾夢想將一粒光子困在盒子內觀察，即使幾秒也好。

實現愛因斯坦夢想

愛因斯坦的夢想，法蘭西學院和巴黎高等師範學院教授阿羅什不止做到，更超標完成。

1990年代開始，他用溫度保持在接近絕對零度的超導體作鏡子，令光子在兩面鏡中間不斷反彈被困，超過十分之一秒後才消失或被吸收。這期間，光子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，令超導體鏡箱內恒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。

效力於美國國家標準與技術研究所（NIST）的美國科學家維因蘭德，其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，準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。

兩人在量子物理學的卓越研究，從而發展出比原子鐘精準百倍的時計，並為以量子原理打造超高速電腦（量子電腦）鋪路，為人類生活帶來重大改變。

師生同獲諾獎为科研界美談

“名師出高徒”這句話在兩位諾貝爾物理學獎得主身上得到印證。阿羅什是1997年諾貝爾物理獎得主唐努吉的學生；維因蘭德的顧問老師則是1989年諾貝爾物理學獎得主拉姆齊。如今兩對“名師高徒”分別榮獲諾貝爾獎，在科研界傳為美談。

阿羅什1944年出生於北非摩洛哥的卡薩布蘭加，父親是摩洛哥籍猶太人律師，原籍俄羅斯的母親是老師。摩洛哥獨立時，年僅12歲的他被家人送到法國。他說，自己從小就決定要做科學研究，曾發願要做建構火箭的火箭人。

1965年，阿羅什開始對原子與光之間的相互作用進行觀察研究，並嘗試挑戰愛因斯坦的量子力學，由此奠定了他在量子光學領域的先鋒角色。

不過，他並沒有一般學者嚴肅的形象，學生認為他口才流利、相當幽默。他的幽默從他獲知得獎的感言可見一斑，他說，當時是走在路上，看到從瑞典打來的電話，幸好路旁有一張椅子可以讓他坐下。

美科學家維因蘭德夢中獲獎“美妙驚喜”

維因蘭德1944年生於美國威斯康辛州，1970年获得哈佛大學博士學位。名師出高徒，他當年的顧問老師，正是1989年諾貝爾物理學獎得主拉姆齊，後來他在華盛頓大學做研究，則為恩师的拍檔、跟拉姆齊同獲諾獎的德梅爾特做研究助理。

1975年，維因蘭德加入了國家標準局的國家標準技術研究所，4年後擔任離子儲存研究小組負責人至今。他的研究工作屢獲表揚，包括2007年得美國國家科學獎章、前年獲富蘭克林獎章。

（星洲日報／國際

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