量子物理大躍進 - 2012諾貝爾物理獎再度頒給量子物理領域!
我們知道古典物理源自於量子物理,但唯有站在古典物理的根基上,量子物理才得以產生!就像任何創新的研究都須仰賴舊有的研究基礎!讓量子力學改變我們的世界的同時,也讓過去的研究繼續孕育新一代的理論!

量子世界中的粒子控制
2012年諾貝爾物理學由法國學者賽吉.雅洛許(Serge Haroche)、美國學者大衛.溫蘭德(David J. Wineland)兩名學者獲得!這兩名學者的研究找出直接測量與操控個別量子系統、而不破壞其量子力學特性的突破性實驗方式。他們兩人分別獻身「量子光學」學術領域,處理光與物質之間的交互作用。

直接測控量子 不破壞力學特性
古典物理學定律並不適用於單一光子或物質粒子,取而代之的是量子物理學!但要將單一粒子從其所處環境中分離出來並不容易,且一旦粒子與外在世界交互作用,就立刻失去其量子特性,因此,許多量子物理學中預測的奧妙現象無法被直接觀察,研究人員只能進行或許能在原則上表現出這些奧妙現象的假想實驗。
雅洛許和溫蘭德透過「巧妙的實驗室方式」,直接測量並控制非常脆弱的量子狀態,使其得以檢視、控制並計算這些粒子。 雅洛許和溫蘭德都是在量子光學領域中,研究光子與物質粒子的基本交互作用,包括量子纏結(quantum entanglement)、「態疊加」(superposition)等。溫蘭德以電極場構成一「阱」(trap),讓帶電原子(或離子)保持在此「離子阱」中(「離子阱」,係利用電荷與電磁場間的交互作用力來牽制帶電粒子的運動,以達到將其侷限在某個小範圍內的目的),利用光子對其進行控制和測量。而雅洛許的方式正好相反,他讓光子在由兩面鏡子組成的空腔中來回反射,然後藉由讓原子穿過這個共振腔,探測光子量。

量子電腦 可能改變人類生活
而他們提出的突破性方法,使得此一研究領域得以在以量子物理學為基礎,並為新超快速量子電腦的問世鋪路。研究中粒子進入「態疊加」狀態,即一個物體同時處於多種狀態,應用在資訊處理上,一個量子位元不再是如現今電腦用零或一二元碼儲存資料,而可能是零或一,或同時是零也是一,使得資訊處理量提高許多。此外,在本世紀,量子計算機(quantum computer)有可能將如同上一世紀的經典計算機一般,以同一種快速的方式改變我們的日常生活。此研究也引發了極其精確時鐘的製造,成為未來新計時標準的基礎,精準度比現今的銫原子鐘高數百倍。

摘譯自諾貝爾官網新聞稿
 
Serge Haroche 是法國原子物理學與量子光學的專家,發表了大量文章在的Optics Communications (光學通信) 和 the Journal of Luminescence發光期刊。
 
 
 
David J. Wineland 是美國物理學者,他文章發表在Chaos, Solitons & Fractals 和 Physics Letters A
 
  *照片取自諾貝爾官網

ScienceDirect 相關免費文章下載:

Strain-tunable high-Q optical microsphere resonator
   Optics Communications, 145, (1–6) 1998, pp 86-90 - V.S Ilchenko, P.S Volikov, V.L  
   Velichansky, F Treussart, V Lefèvre-Seguin, J.-M Raimond, S Haroche
Whispering gallery mode microlaser at liquid Helium temperature
   Journal of Luminescence, 76–77, 1998, pp 670-673 - F. Treussart, V.S. Ilchenko, J.F.
   Roch, P. Domokos, J. Hare, V. Lefèvre, J.-M. Raimond, S. Haroche
A beam of laser-cooled lithium Rydberg atoms for precision microwave
   spectroscopy

   Optics Communications, 101 (5–6) 1993, pp 342-346 - M. Weidemüller, C.
   Gabbanini, J. Hare, M. Gross, S. Haroche  


Superradiance triggering spectroscopy
   Optics Communications, 32 (2) 1980, pp 350-354 - N.W. Carlson, D.J. Jackson, A.L.
   Schawlow, M. Gross, S. Haroche
Heterodyne detection of Rydberg atom maser emission
   Optics Communications, 33 (1) 1980, pp 47-50 - L. Moi, C. Fabre, P. Goy, M. Gross,
   S. Haroche, P. Encrenaz, G. Beaudin, B. Lazareff
Decoherence of motional superpositions of a trapped ion
   Chaos, Solitons & Fractals, 16 (3) 2003, pp 431-437 - C.A. Sackett, C. Monroe, D.J.
   Wineland
Spectroscopy of a single Mg+ ion
   Physics Letters A, 82 (2) 1981, pp 75-78 - D.J. Wineland, Wayne M. Itano

「什麼樣的種子技術才能滿足需求?並不是所有情況都必須要最尖端的技術。
有時,即使是被認為已經落伍的技術,也能滿足需求。」 !
這是 2002 年諾貝爾化學獎得主 - 島津製作所資深研究員田中耕一接受記者採訪所說的。從前研究者所發表的文章、所闡述的理論,有可能變成今日您做研究的突破!

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