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發現量子奇異特性 英法美3學者摘諾貝爾物理獎

今年諾貝爾物理學獎得主七日出爐,克拉克、德沃雷、馬丁尼斯等三名在美國從事研究的學者共同獲獎,以表彰其在電路中發現宏觀量子力學穿隧效應與能量量子化。評審團說,其發現提供開發下一代量子科技的機會,包括量子密碼學、量子電腦和量子感測器。

英國劍橋出生的克拉克現為柏克萊加州大學教授,高齡八十三歲;德沃雷出生在法國巴黎,現年七十二歲,是耶魯大學和聖塔芭芭拉加大教授;六十七歲的馬丁尼斯是美國人,也是聖塔芭芭拉加大教授。三人將分享一千一百萬瑞典克朗(約台幣三五七三萬元)獎金。

馬丁尼斯曾領導谷歌的量子人工智慧(AI)實驗室直到二○二○年;在谷歌時,他參與的研究團隊曾在二○一九年聲稱達成「量子霸權」,即利用次原子粒子特性的電腦,在解決問題效率大幅超越全球最強的超級電腦。德沃雷除了其教職,也擔任谷歌量子AI部門首席科學家。

量子科技無所不在,電腦微晶片的電晶體就是一例。量子力學描述在極小尺度下,物體會以不同方式運作。舉例來說,正常的球撞上牆壁後會回彈,但在量子尺度,粒子卻能穿過障礙物,此現象稱為「穿隧效應」。但一旦涉及大量粒子,量子力學效應通常變得微不足道。

今年獲獎者在一九八○年代中期的實驗顯示,量子穿隧效應可在涉及多個粒子的宏觀尺度觀察到。他們利用超導體打造電子電路,展示量子力學能在特定條件下,影響日常所見物體。瑞典皇家科學院聲明,三人在一系列實驗展現量子世界的奇異特性,可在手持大小的系統具體呈現。

物理獎委員會主席艾瑞克森說,百年歷史的量子力學不斷帶來新驚喜,令人喜悅,量子力學已極為實用,是所有數位科技的基礎。

克拉克在電話得知獲獎時說,這是他人生的驚喜,從沒想過自身發現能獲得諾獎肯定、產生這麼重大影響;幾名學者過去都專注在自身實驗,不曾想見可能造就的實際應用。被問到他們的發現對生活的影響時,克拉克說,他是透過手機講話,手機能運作的根本原因之一就是因為這些研究。

克拉克也向另兩名得主致意,表示兩人貢獻不同凡響,「我們的發現可說是量子運算的基礎。此時此刻,我不完全清楚這能適用在什麼地方」。

美國物理學會執行長巴格說,要說日常用的手機正使用克拉克和其同僚造就的突破,可能還有點牽強,但極高敏感度的測量器具仰賴克拉克團隊的研究,他們的研究工作也讓磁振造影儀(MRI)敏感度高出許多、更實用。

馬丁尼斯的妻子在宣布得主後約兩個半小時向來電的美聯社記者說,馬丁尼斯本人還在睡,還不知道獲獎。她說,以前兩人會在宣布該獎時熬夜守候,但從某年開始覺得睡覺比較重要。