瑞典皇家科學院昨日宣佈,英國物理學教授索利斯、科斯特利茨及霍爾丹,以拓撲相變為理論基礎, 揭開奇異物質(exotic matter)的奧秘,開創研究物質的新範疇,有助研發新一代的電子和超導體,並推動未來在量子電腦方面的開發,共同奪得今屆諾貝爾物理學獎。
皇家科學院表示,索利斯、科斯特利茨及霍爾丹利用源於數學範疇的拓撲相變及拓撲相,研究如超導體、超流體或薄磁膜等不尋常的物質形態,開創奇異物質的研究,「打開了未知世界的大門」,並為科學界未來製造出應用於科學及電子的物料鋪路。
數學理論研能量傳送
3 位得主都是在英國出生,目前在美國大學執教鞭及進行研究工作。得獎名單公佈後,霍爾丹接受電話訪問時表示, 對能獲此殊榮感到「非常驚訝及興奮」。今屆物理學獎得主可分享800萬瑞典克朗(約722萬港元)獎金,其中索利斯分得一半,科斯特利茨及霍爾丹則瓜分餘下一半獎金。拓撲相為數學名詞,形容物質條件只會以步進式的方法改變,即使透過力度去使其變形,在拓撲學上其物理條件始終不變。
故此,只有透過量子計算及微型量子裝置,才能在不會出現過熱的情況下,以拓撲狀態將其形態改變,並傳送能量與資料。
70年代研究可望改變世界
早於1970年代初,科斯特利茨及索利斯展示出超導性可在低溫下出現,並解釋其運作原理及轉變過程,他們更發現超導性會在高溫下消失。到1980年代,索利斯以超薄電導體解釋上述的發現,並用上整數步長精確量度出其電導,從而發現這些整數在性質上都符合拓撲的特性。
幾乎同一時期,霍爾丹發現如何以拓撲的概念,應用在了解連鎖小磁鐵的特性。時至今日,科學界了解到很多拓撲相變的階段,除薄層及線外,還有現時十分普遍的3D物料。在過去10年,拓撲學更加速了凝聚體物理學的研究,不但為將拓撲物料應用在新一代的電子及超導體帶來希望,甚至令量子電腦得以面世, 這些都有賴索利斯、科斯特利茨及霍爾丹當年的研究。
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