諾獎物理》量子科技無所不在 他讓谷歌「量子霸權」成真

2025年諾貝爾物理獎得主7日於瑞典斯德哥爾摩曉，由量子物理學者克拉克（左起）、德沃雷特、馬蒂尼斯3人共享殊榮。（美聯社）

2025年諾貝爾物理獎表揚的是量子技術應用的基礎實驗。3位國際量子物理學家克拉克、德沃雷、馬蒂尼斯以1980年代的超導量子電路實驗成果獲表彰，爲現今廣泛應用的量子科技奠基，提高日常數位通訊與運算能力。克拉克聞訊第一時間「目瞪口呆」，對於得獎非常意外。德沃雷、馬蒂尼斯學術生涯均在科技巨頭谷歌佔有一席之地。

綜合路透社、美聯社報導，83歲的克拉克（John Clarked）7日透過電話舉行記者會表示，得知自己成爲物理獎得主時「徹底目瞪口呆」：「我從未想過這會成爲獲得諾貝爾獎的基礎。這是我此生一大驚喜。」他對於能與德沃雷（Michel Devoret，72歲）、馬蒂尼斯（John Martinis，67歲）同獲殊榮非常高興，向兩位同儕致敬時讚揚其貢獻「無與倫比」。

馬蒂尼斯7日在美國加州聖塔芭芭拉住所表達獲獎感受。（美聯社）

克拉克說：「我們的發現某種程度上奠定了量子運算的基礎，此時此刻這到底代表什麼，我還無法說得精準。」透過手機表達心情的克拉克補充：「手機運作的根本緣由，就是這一切努力的成果。」量子技術如今無所不在，手機、電腦微晶片之中的重要零件電晶體就是典型的日常應用例子。馬蒂尼斯的妻子向美聯社表示，得主公佈後約2.5小時記者就上門，丈夫還在睡覺，不知自己獲獎；夫妻倆也曾爲物理獎熬夜守候，但後來覺得睡眠更重要。過了一段時間，她才把馬丁尼斯叫醒受訪。

諾獎委員會說明，克拉克、德沃雷、馬蒂尼斯在1984到1985年的實驗成果證明，量子力學在特定條件下也能影響日常物體，持續爲新一代量子技術的發展提供了各種機會，包括量子加密、量子電腦、量子感測器。物理獎委員會主席艾瑞克森（Olle Eriksson）說：「量子力學應用極爲廣泛，它是所有數位技術的基礎。」

量子力學研究已有百年，這是個看似不可能存在的亞原子（subatomic）世界，開關可同時開啓與關閉，原子的某些部份能穿透看起來無法穿透的屏障。本屆物理獎3位得主當年研究使用的超導電子系統，可從一種狀態穿隧（tunnel）到另一種狀態，如同穿牆而過，這個系統也能如量子力學預估那般吸收、釋放特定額度的能量。他們的研究有助於帶領量子力學進入更寬廣的世界，讓運算、通訊更強大。

1990年代曾投入同一領域研究的美國物理學會刊物《今日物理》主編費茲傑羅（Richard Fitzgerald）說，3位學者把大衆「看不見、摸不着、感覺不到的東西提升到可辨識的規模，能在宏觀基礎建構」。諾貝爾物理獎委員會委員皮爾斯（Mark Pearce）指出，量子電腦就是這項實驗成果的一大應用，量子感測則可進行極其靈敏的測量，例如磁場、密碼學，數位加密能讓密碼防竊。

克拉克生於英國，現任美國加州大學柏克萊分校教授。德沃雷生於法國，現任美國耶魯大學、加州大學聖塔芭芭拉分校教授。馬蒂尼斯是美國人，也在加大聖塔芭芭拉分校擔任教授。3人之中有2人的學術生涯與谷歌（Google）結緣。在美國東西兩岸任教的德沃雷，也是谷歌量子人工智慧的現任首席科學家；馬蒂尼斯曾在谷歌量子AI實驗室工作將近6年，替谷歌打下「量子霸權」里程碑。

《富比世》2020年4月報導，馬蒂尼斯在加大柏克萊分校攻讀博士期間就開始接觸量子運算，2014年帶領團隊進駐谷歌量子AI實驗室，2019年宣佈谷歌取得「量子霸權」，亦即利用亞原子粒子特性運作的電腦解決運算問題的表現已超越世上最強大的超級電腦。馬蒂尼斯擔任實驗室主任，2020年突然離職，各界大感吃驚。馬蒂尼斯當時表示，實現量子霸權目標已完成，但自認樂觀的他對於未來10年內發展方向頗感不安，因此交棒給其他人。

量子電腦利用量子力學原理進行復雜計算、預測結果並執行分析，傳統電腦可能需時好幾百萬年方能達成。各界認爲這個領域或能協助人類解決一些最緊迫的問題，例如氣候變遷；但它也面臨包括提高晶片的精密度等重大挑戰，量子運算的商業化時間表也有爭議。