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2016年4月15日 星期五
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裘槎科研獎:科大曹圭鵬研超冷原子揚威


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■曹圭鵬主力研究利用超冷原子氣體,以創造新的合成量子系統。圖為他示範在研究中利用的鐳射光線。 彭子文 攝

香港文匯報訊(記者 黎忞)物質趨向「絕對零度」的狀態是物理學一個尖端科研領域,近年香港的科學家也致力躋身其中,探究相關的未知知識,及發掘有益人類的創新應用。獲得今屆裘槎基金會「前瞻科研大獎」的科技大學韓籍物理系助理教授曹圭鵬,便主力研究將原子控制於只比「絕對零度」高出100納開(nK)的超冷原子(ultracold atoms)氣體合成量子系統。其團隊將構建亞洲第一部能夠呈現原子結構的超高解像度光學顯微鏡,希望能創造複雜晶體結構的全新物料,以製造出超精密的感測儀器,同時藉以發掘量子電腦訊息處理技術。

每種物質均有它的原子圖型(atomic pattern),但由於現實世界中的物料存在雜質,其原子圖型亦因而存有偏差,令科學家無法完全解開他們的物理特質。包括美國前能源部長兼諾貝爾物理學獎得主朱棣文等科學家,遂透過將原子冷卻至接近零下273.15度(-273.15℃)的「絕對零度」的超冷原子研究,呈現物質最原本的原子結構面貌,開啟了嶄新的量子物理學領域。

原子於極冷溫度獲重大發現

曹圭鵬亦是投入超冷原子研究的年輕科學家之一,在2004年至2010年間他於麻省理工學院讀博士時,曾與2001年諾貝爾物理學獎得主Wolfgang Ketterle進行原子干涉儀的研究,並成功發現當中的超冷原子量氣體在操作過程中分裂,成為特殊的量子態。

其團隊也利用原子分子光學的實驗技術,將原子控制於比絕對零度高出100納開(nK)的極冷溫度,並取得多個重大發現,包括如何利用超冷原子長時間維持非經典量子形態,以及模擬日本傳統竹織圖案「Kagome」的複雜晶體結構中創造一組新物料,作為測量超冷原子的平台。

2013年加盟科大後曹圭鵬也將其超冷原子科研領域帶來香港,今年更獲得專門表揚學術界「明日之星」的裘槎「前瞻科研大獎」,未來5年獲500萬元的大額資助支援其嶄新研究項目。

有望推動量子訊息科學

他表示,計劃利用有關資助構建亞洲首部足以顯現物質原子結構的超高解像度光學顯微鏡,「我們希望利用可高度控制的合成物料作為模型系統,進一步了解凝聚態物理學中的多體量子面貌,以發現更多不存在於傳統固體物料中的量子系統。」透過認識及掌握物質的量子狀態,將有助開發具備超精密及其他特性,包括可用於太空科學的全新材料,也有望推動量子訊息科學,對實現量子電腦有重大貢獻。

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