量子電腦發展現況與展望

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甚麼是量子電腦? 

2017年當加拿大總理杜魯多(Justin Trudeau)訪問一科研單位時,有記者故意刁難他,請他解釋何謂量子電腦?杜魯多神回應讓在場所有人都鼓掌叫好。杜魯多以簡單的概念解釋了量子電腦的最基本含意:「量子狀態是比傳統電腦有更複雜的樣態,量子狀態不確定的特性,可讓我們將更多資訊在更小型的電腦內編成代碼,因此可以處理更複雜的訊息」。

 量子電腦發展概況

突破傳統電腦的0與1競合,量子電腦可以有0與1以及中間模糊的地帶,高速靈活的運算方式被譽為下個世代電腦顯學。根據研究顯示,量子市場預估將於2026至2027年快速發展,整體市場價值,將從2020年5.3億美元成長到2030年的32.6億美元,量子電腦未來的商業應用包括物流庫存計算、縮短新藥製程、金融風險之評估等等,全球大廠紛紛投入量子電腦研發製造。

美國科技大廠IBM為量子電腦領導大廠,在2019年的美國CES展會上,發表20個位元的量子電腦IBM Q System One,同時宣布在紐約開設首個IBM Q量子運算中心,第一步搶得量子電腦話語權。IBM預計 2023 年能打造出超過 1,000 位元的量子電腦,亦期望推出超過一百萬位元的設備。除了美國之外,中國應該算是最積極發展量子電腦的國家了。中國搶當量子霸主,2020年底開發出「九章」量子系統,宣稱比美國google量子電腦「Sycamore」運算速度快上100億倍。量子電腦於通訊加密、軍事方面所發揮的影響力直逼國家安全。也因此,量子競賽也是美中角力未來不可忽視的一環。

量子電腦應用領域

量子電腦技術可以處理大量複雜數據,得以優化AI科技。也就是說,量子電腦將來的商機可廣泛運用於智慧醫療、交通應用、物流倉儲等領域。舉例來說,

新藥研發通常需要投入相當久的時間去研究各分子相互作用,而使用量子計算技術大可以大幅縮短計算時間,協助找到更適合疾病的配方;交通方面,亦可同時計算出多條交通路線供駕駛者選擇,而非傳統導航所能提供的僅僅一條最佳路線;傳統倉儲物流需要的複雜運送規劃,也將獲得解決。

不過專家指出,量子電腦還需要很長時間才能真正邁入商業化運用,量子電腦除造價昂貴外,另需要極度低溫環境才能運作,建造及運送難度高,且量子位元相對脆弱,系統不穩定等缺點還是量子電腦至今無法廣泛運用的原因。

台灣契機與挑戰

台灣雖然對量子科學之發展較各國起步較晚,但近來相當積極。2020年年底科技部、經濟部與中研院投入了新台幣80億元成立量子科技國家隊。科技部之IBM Q Network 量子電腦中心開設「台灣大學IBM量子電腦中心(IBM Q Hub at NTU),鼓勵國內教育研究界人員培養量子人才;國內製造業巨頭鴻海亦積極布局,在第一屆台灣量子科技共識論壇中,鴻海董事長劉揚偉指出,AI管理工廠已經不足,未來鴻海要用量子科技管理。台灣擁有堅強的資通訊零組件供應作為後盾,未來切入量子科技產業鏈大有可為,這場量子競賽並不止於國家之間,業界亦打的火熱,是科技史上的重要奇點。

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