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半導體實力當靠山 台灣布局量子技術進展關鍵一次看

發布時間:2024/3/6 21:53

台灣量子國家隊成軍5年投入新台幣80億元,集結產官學研眾人之力,國科會宣布,成功開發出自製5位元超導量子電腦、能實現量子電腦微縮化的低溫控制晶片模組,以及使用商用光纖跨縣市量子通訊;被視為下世代最強解碼的量子技術,關鍵整理一次看。

示意圖。(中央社)

量子是什麼?量子電腦厲害在哪?

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國家實驗研究院指出,量子可以是電子、離子或光子,只要能夠達到「疊加」和「糾纏」狀態,就可以做為量子位元(qubit)。

量子位元是量子電腦最基本的運算單元,只要有更多的量子位元,其運算能力、處理資訊速度就會比傳統電腦更強大、更快速。

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國研院舉例,假設今天要預估去19個國家旅遊的最短路徑,透過傳統1GHz的電腦,需要循序去計算不同的排列組合,需花上數年時間才完成計算。若使用量子電腦,由於運算方式的不同,可在1分鐘內快速解答。

又好比化學製藥、分子研究等,也能透過量子電腦加速完成研究模擬,顯示其對未來科技的重要性。

外界預期量子電腦將來可以破解全部密碼,該如何防禦?

量子電腦擁有強大運算能力,被預測有朝一日能破解保護數位通訊的主流加密技術,不過,由於量子存在「不可複製」的物理原理,因此使用量子通訊技術,可遠端傳送無法被複製的密鑰

同時,量子通訊是以1顆光子傳遞1個密鑰位元、即01,所以駭客只有一次機會測該位元是01,破解難度將提升很多。也就是說,「量子通訊其實就是最好抵抗量子電腦攻擊的方法」。

各國量子「國力」如何?

除美國、歐盟、中國及日本等量子強權,根據國研院資料,韓國斥資3兆韓元、躋身列強,韓國最新「量子科學技術戰略」揭露,以2027年開發出50個量子位元、2031年開發1000個量子位元的通用量子電腦為目標。

在量子通訊方面,韓國擬在2030年透過公私合作共同開發長達100公里的量子網路,以及量子感測器、先進工業感測器、量子雷達等聯合研發。

台灣方面,中研院202310月打造出量子晶片,2024129日發表自製5位元超導量子電腦。工研院團隊20243月宣布,運用微波IC設計與台積電28奈米製程,打造出控制量子位元的低溫控制晶片模組,可將需占滿1個房間的量子電腦,進一步縮減體積達40%,且功率消耗低於國際大廠逾5成。

同時,國立清華大學量子通訊研究團隊宣布攜手中華電信,以長度10公里商用光纖,實現新竹縣、市之間的跨縣市量子通訊,創全台首例,且密鑰位元傳輸率為20 kbit/min,與國際技術相當,未來將測試100公里的可行性。

台灣發展量子技術有優勢嗎?

各國積極挑戰更多量子位元的電腦,但控制用儀器及冷卻系統的體積也會隨之增大,因此「微縮化」是必經之路,台灣半導體晶片設備有機會切入此新商機;同時,量子電腦必須在極度低溫下操作,材料、電路設計也是突破口。

國科會主委吳政忠表示,量子電腦若成功走向商業化,製造的基礎仍與半導體製程技術有關,所以台灣依然具備相當優勢。

(中央社)

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