頑童的量子玩具-科學人雜誌
總編輯的話

頑童的量子玩具

2022-08-01 林一平
▲ 費曼(Richard Phillips Feynman, 1918~1988)(插畫:林一平)

量子電腦是當今熱門名詞,即便量子電腦仍然在雛型階段,〈第二次量子革命〉卻已經展開,量子電腦的可行性逐漸顯現、量子物聯網將提供更快速而且安全的端點連結以及邊緣運算。這些未來想像的源頭,往往被歸功於物理頑童費曼(Richard Phillips Feynman)。費曼是很性格的物理學家,常有出人意表的想法。很多人認為量子電腦起源於費曼在1981年提出的概念,然而費曼只是體認到:數位計算無法模擬大多數量子系統。做為替代方案,他描述了構建量子系統的量子類比機制(quantum analog)。

費曼的這個量子類比機制在1985年由杜其(David Deutsch)延伸,提出了量子圖靈機(quantum Turing machine)的模型。這個模型演化為一個可擴展的架構計算機,由具有低雜訊的量子位元組成,因此量子糾錯(QEC)可用於在任意數量的量子位元之間保持一致性。於是量子計算一路發展,促成量子科技的第二次革命。當中有趣的原理及曲折的過程,在〈量子電腦的糾錯法〉有很好的說明。

1974年霍金(Stephen Hawking)受聘於美國加州理工學院,到那裡進行研究,推想原生黑洞爆炸時可以觀測到γ射線的爆發現象。霍金旁聽了費曼授課,並沿用費曼的「歷史求和」(sum-over histories)構想,以創新手法鑽研種種宇宙起源的可能學說。霍金對宇宙膨脹有深入研究,影響可見〈宇宙級張力激辯〉。該文生動敘述了不同研究團隊,對於宇宙膨脹速率、宇宙中物質密度參數的估計值出現歧異,讓宇宙學陷入「張力」氛圍。

還有一場攸關科學教育的激辯,正在美國展開。〈受產業操弄的氣候教育〉報導了德州石油與天然氣產業積極介入科學教育課綱,影響將擴及全美的幼兒園到中學的科學課程與教科書。

科學與教育遇上政治與產業,該怎麼抉擇?費曼說:「現實必須優先於公共關係,因為我們騙不了大自然。」(Reality must take precedence over public relations, for Nature cannot be fooled.)


# 關鍵字:總編輯的話物理科學史
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