2022年諾貝爾物理學獎》歐美3位「量子纏結」研究者、量子資訊科學開拓者共享殊榮

2022年諾貝爾物理學獎得主4日在瑞典首都斯德哥爾摩揭曉,由法國、美國、奧地利3位量子物理學阿斯佩、克勞澤與柴林格共獲殊榮,得獎理由是「進行光子纏結實驗,確立了貝爾不等式的違反、開拓量子資訊科學」。3位大師將均分1000萬瑞典克朗(新台幣3000萬元)獎金。

瑞典皇家科學院(Kungliga Vetenskapsakademien)指出,量子力學正從理論進軍科技應用,量子電腦(quantum computer)、量子網絡(quantum network)、量子加密通訊(quantum encrypted communication)都是蓬勃發展的研究領域,今年3位得主做出開創性的貢獻。

2022年諾貝爾物理學獎得主阿斯佩(Alain Aspect)。(美聯社)
2022年諾貝爾物理學獎得主阿斯佩(Alain Aspect)。(美聯社)

2022年諾貝爾物理學獎得主阿斯佩(Alain Aspect)。(美聯社)

阿斯佩(Alain Aspect)是法國巴黎綜合理工學院(École Polytechnique)教授,克勞澤John F. Clauser)創辦位於美國加州的醫學研究機構「J.F. Clauser & Assoc.」,柴林格Anton Zeilinger)則是奧地利維也納大學(Universität Wien)教授。3人在2010年就曾共同榮獲沃爾夫物理學獎(Wolf Prize in Physics)。

從量子力學到量子資訊科學

量子資訊科學的發展關鍵在於所謂的「纏結狀態(糾纏狀態,entangled state):兩個基本粒子(光子)就算相距遙遠,也會相互決定彼此的狀態,行為有如單一的實體。克勞澤以實驗證明,某種型態的量子纏結可以違反「貝爾不等式(Bell inequalities)」,產生較強大的相互決定作用。阿斯佩補強了克勞澤實驗的漏洞,證明纏結粒子的互動不受其來源影響。柴林格則探索「量子遙傳(quantum teleportation)」現象,遠距傳送粒子的量子態。

2022年諾貝爾物理學獎得主柴林格(Anton Zeilinger)。(美聯社)
2022年諾貝爾物理學獎得主柴林格(Anton Zeilinger)。(美聯社)

2022年諾貝爾物理學獎得主柴林格(Anton Zeilinger)。(美聯社)

諾貝爾物理學獎委員會主席厄巴克(Anders Irbäck)表示:「一種新型態的量子科技正在興起,3位得主對於量子纏結狀態的研究非常重要,甚至超越了對於幾個量子力學基本問題的詮譯。」

委員會委員歐爾森(Eva Olsson)則說:「量子資訊科學正蓬勃發展,對於資訊傳送安全、量子電腦運算、感測科技等領域,都有廣泛而重要的意義。這門學問的源頭在於量子力學,其預測打開了通往另一個世界的大門。」

2021年得主「對世人理解複雜物理系統做出突破性貢獻」

去年的3位諾貝爾物理學獎得主是日本氣象學家真鍋淑(Syukuro Manbe)、德國氣象學家哈塞爾曼(Klaus Hasselmann)、義大利理論物理學家帕里西(Giorgio Parisi),得獎理由是「對世人理解複雜物理系統做出突破性貢獻」。真鍋淑郎與哈塞爾曼為地球氣候研究、預測全球暖化奠定堅實基礎。帕里西則探討小至原子、大至行星的物理系統內部的無序與變化。

諾貝爾物理學獎1901年首度頒發,今年是第116屆(有6年從缺),累計222位得主(美國物理學家巴丁〔John Bardeen〕兩度獲獎),最年輕得主是1915年25歲的英國X射線晶體學家布拉格(Lawrence Bragg),最年長得主是2018年96歲的美國雷射光學大師艾許金(Arthur Ashkin)。女性得主僅4位,是諾貝爾三大科學獎(生理學醫學獎、物理學獎、化學獎)之中性別失衡最嚴重的一項

華裔得主最多、女性得主最少的諾貝爾獎項

物理學獎也是華裔得主最多的諾貝爾獎項,總共6位:1957年的楊振寧與李政道(宇稱不守恆原理)、1976年的丁肇中(發現J粒子)、1997年的朱棣文(雷射冷卻和捕獲原子技術)、1998年的崔琦(分數量子霍爾效應)、2009年的高錕(光纖通訊)。6位大師除了高錕已於2018年病逝,其餘5位都健在,楊振寧更在今年10月1日歡渡100歲生日。

依照傳統,今年諾貝爾獎頒獎典禮將於12月10日諾貝爾(Alfred Nobel)忌辰當天登場,除了和平獎典禮在挪威首都奧斯陸(Oslo)舉行,其他5大獎項都在斯德哥爾摩(Stockholm)的斯德哥爾摩音樂廳(Konserthuset Stockholm)頒發。去年因為新冠肺炎大流行疫情影響,典禮改以線上方式進行,今年可望恢復正常。

2022年諾貝爾獎得主公布時程(台灣時間)

生理學或醫學獎:瑞典生物學家帕博(Svante Pääbo)

物理學獎:法國學者阿斯佩(Alain Aspect)、美國學者克勞澤(John F. Clauser)、奧地利學者柴林格(Anton Zeilinger)

化學獎:10月5日下午5時45分

文學獎:10月6日晚間7時

和平獎:10月7日下午5時

經濟學獎:10月10日下午5時45分

 

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