科學家從「全宇宙最冷」的樂高積木,發現建造量子電腦潛力
科學家從「全宇宙最冷」的樂高積木,發現建造量子電腦潛力

風行全球,大人小孩都喜愛的樂高積木,科學家從中看見改變未來的曙光。英國蘭卡斯特大學近期發表一項新研究,研究人員將樂高積木冷卻至逼近絕對零度(攝氏-273度),發現用於打造量子電腦的可能性。

樂高誕生於1947年,是款橫跨各個年代的暢銷玩具。現在蘭卡斯特大學的超低溫物理研究團隊想要更進一步,探索其在極低溫環境下的特性。

放入極冷環境實驗,發現樂高的隔熱特性

研究人員將疊成4塊的樂高積木,以及一個樂高人偶放入稀釋冷凍器(dilution refrigerator)中,降溫至70mK至1.8K(0K代表絕對零度)的環境裡,觀察樂高積木的熱傳導效果。

dilution refrigerator
蘭卡斯特大學的稀釋冷凍器可達到只比絕對零度高千分之一度的極低溫。
圖/ YouTube

根據蘭卡斯特大學介紹,他們的稀釋冷凍器是全球最強悍的冷卻裝置,可以達到逼近絕對零度的低溫,按照科學家們的比喻,如果稀釋冷凍器的溫度是一塊樂高積木,那麼外太空的溫度就是一座30公尺塔樓,室溫則是一座3,000公尺的高山。

超低溫物理研究團隊透過這項研究發現, 樂高積木在逼近絕對零度時,是極佳的隔熱材料,可作為昂貴隔熱材料的廉價替代品,大大降低製造成本 。

lancaster lego
研究人員認為,樂高能成為當前昂貴隔熱材料的廉價替代品。
圖/ 蘭卡斯特大學

研究人員指出,光是一塊100平方公分Vespel(聚醯亞胺)塑膠薄板的價格,就可以購買一套完整的ABS樹脂(樂高原料)3D列印設備,根據《Wired》的計算,一塊樂高積木成本只要約10分美元。

隔熱又耐重,樂高能成為量子電腦的材料?

藉由這項研究,研究人員發現的一個可能性便是,樂高或許可以用於建造量子電腦。

高低溫物理學教授喬治.皮克特(George Pickett)表示,當處於室溫狀態,物質內的原子都太過活躍,唯有在極低溫環境原子才會變得「寧靜」,處於幾乎靜止的狀態,這正是量子電腦所需。

Quantum computer IBM1.jpg
量子電腦需處在近乎絕對零度的狀態下,才能維持量子疊加的狀態。圖為IBM量子電腦IBM Q。
圖/ IBM

量子電腦必須在接近絕對零度下,才能維持量子疊加的狀態,為實現極低溫的環境,就需要近乎熱絕緣的隔熱材料,樂高這項特性賦予它成為建造量子電腦材料的潛力。

另外,樂高也擁有優秀的承重能力,一塊小小的積木可以承受300公斤重量而不致變形,是種非常高強度的材料,有相當大的發揮空間。

有趣的是,樂高或許不會是第一款讓你驚訝的量子電腦材料。「牙線」在低溫下優秀的隔熱能力,以及不致嚴重收縮的特性,讓它成為IBM捆綁量子電腦大量管線的工具。

長久以來,樂高一直是備受研究人員青睞的實驗道具。樂高有著規格統一、高精密度製造的特性,從世界各地任選兩塊積木,都能緊密貼合。過去麻省理工學院(MIT)也曾利用樂高積木,打造出一款可代替精密器材「微流控晶片」的實驗道具。

有中文字幕

資料來源:Nature、Gizmodo、蘭卡斯特大學

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責任編輯:陳映璇

關鍵字: #量子電腦
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青年如何跨出改變社會的第一步?Impact Star 3 組首獎團隊從教育到減塑,把想法帶進真實現場
青年如何跨出改變社會的第一步?Impact Star 3 組首獎團隊從教育到減塑,把想法帶進真實現場

許多年輕人懷抱熱忱,期盼透過行動讓社會變得更好,卻在起步時感到茫然,不知道該從何著手,也難以確認自己的想法是否回應真實需求。為了接住這份想要改變社會的熱情,「2026 Impact Star 青年影響力啟動賽」為青年搭起一個動手實作的舞台。

Impact Star 由新北市政府青年局主辦、社企流共同推動,邀請 5 個社會創新組織提出第一線問題,並安排專業導師陪伴 10 組青年團隊展開兩個月的實作,從訪談、理解需求開始,把點子一步步做成能進入現場測試的方案。

新北市政府青年局
圖說:新北市青年局 邱兆梅 局長分享「Impact Star 青年影響力啟動賽」的辦理初衷
圖/ 新北市政府青年局

把科學教材放進 LINE,協助老師更快完成備課

「LIS 情境科學教材」長期製作國中小科學影片與教學資源,這次競賽以「跨科教學減壓」為題,希望青年找出方法,協助非自然科背景的老師更容易使用這些教材準備科學課程。

本次獲獎團隊「EDU」成員劉子瑤、梁秭萁訪談一名剛進入教育現場的老師後,發現對方同時教授近 9 個科目,還要兼顧行政工作與班級經營,備課時間格外珍貴。因此決定把解決方案聚焦在備課流程最佳化,協助教師更快找到適合的教材。

「EDU」 決定利用教師們最熟悉的 LINE 官方帳號,整合 LIS 影片、投影片與教案,再把教材內容製作成視覺化備課卡。使用者只要透過手機,就能簡單掌握教學重點、課程流程及所需材料,直接放進既有的備課流程。

透過吸收教師的回饋,「EDU」 在競賽過程中持續調整,讓操作方式更貼近實際使用情境。最終作品在 3 名教師參與的初步測試中,於系統易用性方面獲得 82.5 分,反映受測教師對操作體驗的正面評價。

新北市政府青年局
圖說:劉子瑤、梁秭萁分享,未來也期待相同架構能延伸至其他科目,讓更多教學資源被帶進課堂。
圖/ 新北市政府青年局

把教育平權做成手機遊戲,讓青年找到參與方式

「TFT 為台灣而教」長期關注教育不平等,這次活動希望促進青年思考,如何讓高中生與大學生理解教育平權,並找到適合自己的參與方式。本次獲獎團隊「星築美少女」因此決定製作手機沉浸式遊戲《鐘響以前》,並將這些因素融入故事中。遊戲以一場為期 3 天的營隊為背景,玩家能在 15 至 30 分鐘內探索場景、與角色對話並蒐集線索。

遊玩過程中,玩家會發現一名叫做阿龍的孩子沒有出現在正式名單上;而阿龍未能參加營隊,背後牽涉交通、家庭照顧責任與行政程序等因素。玩家必須在有限的人力、時間與預算中作出選擇,透過安排阿龍的行程,切身理解教育不平等如何出現在孩子的日常生活中。

遊戲結束後,系統會依照過程中的選擇提供「行動者分類」,協助玩家了解自己適合投入陪伴、資訊整理或跨域解題,並附上 TFT 相關計畫與參與連結。在 67 名完成前後測的玩家中,認為自身專業難以對教育平權發揮作用的比例,由約 4 成降至約 2 成,顯示更多玩家在體驗後,看見參與教育平權的可能。

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圖說:星築美少女成員分享,自己曾在教育社會學課程中接觸相關議題,理解家庭、交通與經濟條件都可能影響一名孩子的求學歷程。
圖/ 新北市政府青年局

減塑求籤機走進飲料店,環保成為日常選擇

「海湧工作室」長期投入環境教育與廢棄物源頭減量,這次競賽希望讓民眾理解海洋廢棄物治理,並在日常生活中實際參與減塑。本次獲獎團隊「塑 per NOVA」從淨灘資料中注意到塑膠吸管造成的海洋廢棄物問題,也觀察到消費者即使知道減塑的重要,仍習慣於購買飲料時拿取塑膠吸管。

「塑 per NOVA」成員王姸儒、郭書睿,因此把實作場域選在手搖飲店,設計「減塑求籤機」。裝置設在消費者購買飲料的動線上,當消費者準備拿取吸管時,即提供可替代選項,讓減塑融入消費流程。

顧客投入 1 元後,可取得一支可自然分解的蒲草吸管,透過掃描 QR Code,可抽取線上環保籤詩。此求籤的趣味設計有效提升消費者嘗試意願,透過線上籤詩更進一步提供日常減塑方法介紹。

「塑 per NOVA」在 3 間飲料店測試兩週,累積約 150 次蒲草吸管取用。這段經驗讓他們直接觀察顧客如何操作裝置,也了解方案能否融入店家的營運流程,為後續拓展更多場域累積經驗。

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圖說:成員王姸儒、郭書睿設計「減塑求籤機」,讓減塑融入原本的消費過程。
圖/ 新北市政府青年局

前進新加坡,青年行動的下一步

獲得首獎的 3 組團隊,預計於 9 月底前往新加坡和南洋理工大學,與當地社會創新組織交流。團隊將延續這次實作累積的經驗,觀察新加坡如何回應相近議題,再思考哪些做法適合帶回台灣。

「EDU」希望了解新加坡如何支持非本科教師授課,以及當地社創組織有哪些能夠立即實踐的做法;「星築美少女」則將觀察教育政策的實際運作,及新加坡如何理解與推動教育平權。「塑 per NOVA」關注當地如何讓環保意識融入民眾生活,並希望從永續措施中找到減塑求籤機後續發展的方向。

頒獎典禮上,「星築美少女」成員王品然坦言:「一開始覺得社會影響力很遙遠,自己做不了什麼東西。」但參加完比賽後發現,踏出第一步就可能帶來改變,她說:「其實做一小步,你就可以改變一些東西。」

從起步時不知道該從何著手,到把方案帶進真實場域,3 組團隊在兩個月的實作中找到答案:青年不必等到有完整的解法才開始,只要先走近一個真實需求,並根據回饋持續調整,對社會的關心就能逐漸成為具體行動。

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