这3位为何能获得诺贝尔物理学奖? 日经中文网

2022-10-05 星期三

      法国巴黎综合理工学院的阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)教授等3名欧美研究人员荣获了2022年诺贝尔物理学奖。他们的研究对半导体、化学和制药等现代科学不可或缺的量子力学的发展做出了贡献,为全球的“量子革命”技术创新开辟了道路。借助3人的研究,作为新一代高速计算机的量子计算机技术已迎来开花结果之时。

  

谷歌等量子计算机的研发在全球取得进展(谷歌的模型)

  

      除了阿斯佩之外,在美国加利福尼亚大学伯克利分校等从事研究工作的约翰·克劳泽(John F. Clauser)博士、奥地利维也纳大学的名誉教授安东·塞林格(Anton Zeilinger)获奖。

 

      量子力学是与爱因斯坦相对论一起构成现代物理学基础的理论。量子指的是物质和能量的极小单位,代表性物质是原子、电子和光子(光的颗粒)。在20世纪前半期,人类对其特殊性质和运动的理解加深,为化学反应机制的研究和半导体技术发展做出巨大贡献。

 

      未解决的课题是被称为“量子纠缠”的奇妙特性。“量子纠缠”指的是关系犹如双胞胎的2个粒子具备的联系。例如电子具有称为“自旋(Spin)”的磁性,观测成对电子的另一个自旋,如果结果是“向上”,那么在那一瞬间离开位置的另一个则自动“向下”。

 

      爱因斯坦将这种犹如看不见的丝线的联系称之为“幽灵般的超距作用”,持否定看法,认为这是不可能的。到1935年,他与2名联合研究者发布了论文,这一主张就是著名的“EPR悖论”。

 

      到操控和观测量子技术发达的20世纪后半期,爱因斯坦提出的谜团慢慢露出真相。1964年,为EPR悖论验证开辟道路的计算公式被发布,其后约翰·克劳泽和阿斯佩等人的研究和实验对证明“量子纠缠”的存在发挥了重要作用。

 

      “量子纠缠”的特性现在已成为全球展开激烈研发竞争的量子技术不可或缺的基础。典型就是技术迅速发展的量子计算机,例如2019年美国谷歌以约3分钟解答出利用最尖端超级计算机需要1万年的问题。“量子纠缠”是高速计算的根基,而在克服被称为最大难题的计算时的“错误”方面也成为关键。

 

      量子计算机将给原材料和药物的开发、金融风险评估、人工智能(AI)利用带来创新,备受期待。预计对未来的产业竞争力产生影响。

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