諾貝爾物理學獎 2012

物理諾獎雙雄 證量子詭異存在

助製精確光學鐘  有望研「超超級」電腦

　瑞典皇家科學院昨宣布，2012年諾貝爾物理學獎由量子光學專家、法國的阿羅什和美國的瓦恩蘭共同奪得，評審委員會稱讚兩人為「量度及操控個別量子系統研發突破性實驗」，為量子研究開創新紀元。相關研究結果啟發瓦恩蘭製成比現有銫原子時鐘準確100倍的超精確光學鐘，將來亦有助製作以量子物理運作的超級電腦。

68歲的阿羅什現任巴黎法蘭西學院教授，他與另一得主、美國國家標準與技術局(NIST)物理學家瓦恩蘭同年，兩人將瓜分800萬瑞典克朗(約932萬港元)獎金。英國薩里大學教授艾哈利利形容：「過往人們視量子物理為科學幻想，他們證明詭異的量子世界確實存在。」

提升運算效率 增電腦記憶容量

過往量子技術一大困難，在於無法維持粒子的量子特性。著名物理學家薜丁格利用經典思想實驗「薛丁格的貓」，指出簡單如「觀察」的行動，已足以摧毀受觀測粒子的量子特性，例如「態疊加」等，成為實現量子技術的一大障礙。

委員會指出，瓦恩蘭及阿羅什各自設計的觀測系統最驚人之處，是史無前例地容許物理學家在粒子仍保留量子特性的情況下，進行觀察、操控和實驗。兩人如同打開了量子世界的「天窗」，令科學界得以一窺當中奧妙。

當今電腦儲存單位使用二進制，即只由「0」或「1」組成，但若能運用量子力學，就可利用「態疊加」產生出「量子位」，亦即「0和1同時存在」的第三狀態。舉例說，一部擁有300個量子位的量子電腦，就可儲存2的300次方個單位，這個天文數字比宇宙中原子的數量還要多。

量子電腦大大增加記憶容量，令預測天氣模型和解密等涉及大量運算的工作效率大增。瓦恩蘭團隊已成功令數個量子位的記憶系統運作，引證理論可行，但距離建設電腦規模的量子運算系統仍有漫漫長路。

光學鐘140億年只5秒誤差

瓦恩蘭運用其設計的觀測系統，僅用兩粒離子就製成超精確的「光學鐘」(Optical clock)，較目前世界最準確的銫原子時鐘還要準確100倍，有望成為未來世界時間基準。光學鐘準確至10的17次方分之1秒，換言之，若時鐘由140億年前宇宙大爆炸之初開始運作，至今也僅有5秒誤差。

光學鐘看似與日常生活無關，但其實早已應用到全球定位系統(GPS)等普及科技上。根據相對論，時間會受運動和重力影響，速度愈快重力愈大，時間流動愈慢，因此GPS衛星的時間訊號有可能出現誤差，光學鐘則能解決這問題。