頑童的量子玩具

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.）

【欲閱讀更豐富內容，請參閱〈科學人知識庫〉2022年第246期08月號】