量子研究共獲諾貝爾 3學者證明愛因斯坦這理論是錯的

諾貝爾物理學獎揭曉,由阿斯佩(Alain Aspect)、克勞澤(John F. Clauser)及賽林厄(Anton Zeilinger)等三位科學家共同獲獎,表彰他們在糾纏光子的實驗、貝爾不等式及量子資訊科學等方面的突破性貢獻。

台灣物理學者指出,這三人透過不同時期的研究,發現了量子糾纏真實存在,證明了愛因斯坦1935年提出的EPR悖論是錯誤的。而量子糾纏效應,可用於複雜的計算工作,比如開發量子電腦,又或是能作為加密金鑰,用於軍事、銀行等用途。其中,阿斯佩約七年前曾受邀來台大物理系演講,當時現場更是座無虛席。

台灣科技媒體協會4日舉行記者會,邀請成功大學物理系特聘教授陳岳男、清華大學物理系教授牟中瑜、台灣大學物理學系教授管希聖、中央研究院物理研究所研究員陳啟東、中央研究院原子與分子科學研究所研究員陳應誠出席,說明今年諾貝爾物理學獎得主的研究貢獻。

陳岳男指出,量子力學最早發跡,可回溯到1935年愛因斯坦針對丹麥物理學家波耳的量子力學理論,提出EPR悖論,也是量子物理與古典物理的爭論。1964年約翰·貝爾提出「貝爾不等式」,要佐證量子力學的存在,直到1980年代初艾斯貝才有糾纏光子實驗,賽林厄等人於2015年用新的實驗方法,獨立完成貝爾不等式的實驗,將過去實驗漏洞補齊,證明「量子糾纏」真的存在。

台大物理系特聘教授、中原大學量子資訊中心主任張慶瑞接受本報電訪時也表示,愛因斯坦認為量子糾纏現象不存在於宏觀的世界,他們三人用實驗證明這件事真實存在,在所有量子科技中,最重要的現象就是有沒有糾纏性,如果沒有,很多性質就不會展現,也就不會出現量子計算、量子通訊等發明。

量子糾纏被實驗證明後,開創量子科技新紀元。牟中瑜舉例,量子電腦的技術就是量子力學基本原理,他能解的問題,是把問題變成不同量子位元,透過糾纏、疊加組合出不同狀態,也因為這個特性,若要將三百個位數的數字進行因素分解,古典電腦要做很久,量子電腦將能更快速獲得解答。

張慶瑞也說,量子電腦跟古典計算最大的差異性,在於量子位元與古典位元有無糾纏性,一個古典位元只能描述零或一,但量子的糾纏性發生後,當兩個量子位元在一起,可以同時描述多個狀態,計算性變細緻,能解決更多問題。

量子糾纏不僅被用於電腦,陳應誠也提到,量子糾纏也能提高精準度,在量子密碼、量子計算、量子感測中的貢獻意義也相當重大;陳啟東也舉例,量子效應不是指5G、6G的快速傳遞,而是當量子效應發生,儘管距離遙遠也能傳遞過去,別人也無法竊聽,可應用在軍事用途,或是銀行交易往來。

而在日常生活中,陳應誠說,量子電腦已經商品化10多年,但目前的技術,仍僅止於短距離。牟中瑜也預測,長距離傳送的量子電腦、量子通訊系統,應還需再5至10年才會成熟,最快能實踐的應是量子感測,這項技術可將各地時鐘同步化。

值得一提的是,阿斯佩約七年前曾赴台大物理系演講,陳應誠當時也是聽眾之一。他回顧,當年阿斯佩來台分享測試貝爾不等式的歷史過程,陳應誠也在現場提問,「光子打到玻璃,隨機性怎麼來?」阿斯佩則回「量子力學本質就是隨機性」,而阿斯佩的這席話,也是愛因斯坦當年對量子力學不滿的地方,因為它無法預測。

賽林厄是維也納大學物理學教授,陳岳男也分享,自己的學生正在維也納大學量子資訊研究所做博士後研究,學生稍早向他說,剛獲知賽林厄獲獎,當地興奮到不行,已經在慶祝,賽林厄本人今天則未進辦公室上班。

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