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大型企業與新創皆已投入!台灣準備好進入「量子霸權」的戰場了嗎?
Knowing 2019/05/17 12:00

前聯電董事長兼執行長胡國強博士在題為「The Quantum Age is Coming」的演講中強調,以台灣在IT產業及半導體產業中的地位,不應該在量子電腦領域落後他國這麼多!

他指出,當台灣半導體資訊工業正面臨困境時,新興的量子科技已然出現。

透過操縱原子、電子、光子甚至原子核等,以量子科技為核心的「量子電腦」,捨去了傳統資訊處理器的概念,也摒棄了利用電晶體控制電流開關來實現數位化的手段,以量子疊加(Quantum Superposition)和量子糾纏(Quantum Entanglement)為概念,期望實現比傳統電腦更快的平行計算(Quantum Parellelism)。

而這個無與倫比的新一代機器,也早已成為Intel、IBM、微軟(Microsoft)及 Google等世界各大科技公司,重點開發的下一代產品。科技巨頭們在近年來紛紛佈局量子電腦領域,更試圖探索量子電腦在商用領域的應用,要讓這項新科技遍地開花。除了這些大公司,新創公司如D-Wave、Rigetti、IonQ、QCI等也已加入戰場,而且拿到充足的創投資金。例如成立於2013年的Rigetti就已募集了US$120M。

IBM

早在1998年,IBM便已投入量子位元(qubit)的開發。2017年11月,IBM宣布研發出全世界第一台50量子位元的量子電腦,該電腦並在美國消費性電子展(CES)2018中正式亮相。而在2019的CES上,IBM更推出了世界上第一台能「走出實驗室」的20位元量子電腦「IBM Q System One」,並宣布將在2019年於紐約開設首個IBM Q Quantum計算中心。

IBM的qubit技術是根據超導體(Superconductor)之「人造原子(Artificial Atom)」的概念運行的。由於IBM早在1970-1980年代就開始做超導體的研究,其量子電腦進展明顯超前競爭者。IBM以量子閘(Quantum Gate)概念製成通用量子電腦(Universal Quantum Computer),該技術可以解決各式計算問題,包括量子模擬(Quantum Simulation)和最佳化(Optimization)。

D-Wave

D-Wave成立於1999年,位於加拿大英屬哥倫比亞區。它的量子電腦也是基於超導體,但不是通用型,而是專門為解決「最佳化」應用而設計的。應用範圍包括投資理財、派遣管理、銷售管理、大數據、人工智慧等等。公司過去已售出過128 qubit、512 qubit、2000 qubit的系統,下一個目標是4000 qubit。

Google

除了向量子電腦製造商D-Wave公司購買量子電腦,Google也在開發以超導體為主的通用型量子電腦,展現了其在量子電腦領域的野心。除將量子電腦運用在最佳化演算法、人工智慧等領域之外,Google也曾公開展示49量子位元的量子電腦產品。而在去年,Google量子AI實驗室也公布了具備72量子位元的處理器「Bristlecone」。Google並在聲明中強調,若可降低錯誤率,將可超越目前的量子電腦。

新技術要普及仍需面臨挑戰

雖然各家公司努力投入研發,但事實上要讓量子電腦「走出實驗室」是一件非常困難的事,因為量子電腦通常必須處在攝氏-273度的極低溫之下才能穩定,且必須隔絕所有可能影響量子閘運作的外部因素,所以初期的量子電腦將會是以「雲端運算」的型態來運作。

因為量子電腦的體積大、價位高,作為家用電腦的可能性不高。除非找到能在室溫下運作的量子位元材料,否則在一、二十年內,大概不可能推出手持型的量子電腦。

目前所有人仍為了讓量子計算更易使用,而致力於排除相關阻礙並解決難題。就如同胡國強在演講中所說:「量子計算雖然未來可期,但仍須面對錯誤率有待降低、必須在約零下273度的環境運作等問題。」

台灣做了什麼準備?

目前台大已配合科技部 IBM Q Network 量子電腦中心之策劃,設立了「台灣大學_IBM量子電腦中心」(IBM Q Hub at NTU),開放國內各大學及學術研究機構之研究人員,申請使用IBM Q 20-qubit量子計算系統,希望透過提供連接該系統之服務平台,讓台灣在軟體開發及前瞻應用方面取得先機,進而推動台灣研究界在量子計算領域的發展及人才培訓。另外,已有四所大學的教授拿到科技部量子研發專案經費,開始進行基礎量子技術研究。

(左二為IBM量子電腦中心主任張慶瑞教授,左三為前聯電董事長兼執行長胡國強博士)

有感於台灣在發展量子電腦方面的知識及預算不足,胡國強近年來積極奔走科技部及各大專校,希望透過演講,來喚起大家對量子電腦的重視,並協助眾人建立對量子計算的認知。

「量子電腦是一個極具潛力的新興科技,但台灣教育界必須急起努力,訓練出能夠支援產業界所需的研發、工程和管理的人才。」胡國強於演講中強調。

(資料來源:Knowing)