【直擊台量子電腦】市場潛力大到AI教父黃仁勳也加入戰局　中研院自研自製超導量子電腦揭密

發布時間：2024/6/6 07:17

量子電腦因為相較於超級電腦擁有更龐大的運算潛力，已成為Google、IBM、Microsoft等科技巨擘兵家必爭之地。（圖片來源：Reidar Hahn FERMILAB）

圖文／鏡週刊

全球量子電腦爭霸賽開打，包括Google、IBM、Microsoft等科技大咖卯足全力投入，現在就連AI（人工智慧）大廠NVIDIA也加入戰局，希望利用AI加速量子電腦開發，催生出新世代的高速運算電腦。

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本刊調查，台灣在這場量子電腦競賽中也逐步嶄露頭角，日前本刊特別走訪中研院，直擊台灣首座超導量子電腦。

走進位於南港的中研院物理研究所大門，穿過長長走廊，轉幾個彎後，所內深處有個不怎麼起眼的研究室。門一打開，首先映入眼簾的是一片白板，上面密密麻麻寫著恍如天書般的數學程式；再往後一看，一個猶如華麗燈具般的物體就懸掛在天花板上，上面掛滿細線、長型柱體與金屬層板，令人印象深刻。

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其實，這個奇特的物體，正是台灣第一台超導量子電腦。

很多人都會好奇，量子電腦與一般的電腦有何不同？「量子電腦厲害之處是具有龐大的運算潛力！」中原大學量子資訊中心主任張瑞慶曾對媒體如此表示，並以捕魚為例，指出傳統與超級電腦大概就是拿著標槍捕魚；至於量子電腦，則像是用漁網捕魚，漁網還會隨著位元數而變大，運算速度更驚人。

像是交通部中央氣象署在今年2月剛啟用的第六代氣象超級電腦，約相當於7萬多台電腦主機，算力可達10PFLOPS（每秒執行10千兆次浮點運算），是第五代氣象超級電腦算力的近7倍。「但量子電腦的算力更高，一個特殊複雜難題，全球最好的超級電腦要用3、4天才能解開，但Google 54位元量子電腦僅花3小時就解決。」中研院物理研究所助研究員柯忠廷一語點出量子電腦之所以備受期待的關鍵。

而在中研院內的量子電腦，華麗的設備之中，幾乎所有東西，都是由台灣自行研發。尤其是隱身在最下層的一個被鐵盒包裹住的金屬片，就是核心中的核心—量子晶片。「（這顆）量子晶片是從設計、開發、製造到最後封裝都是中研院一手包辦。」身為開發者之一的中研院應用科學研究中心量子電腦專題中心執行長陳啟東自豪地對本刊說。

柯忠廷指出，中研院的量子晶片約莫10釐米，不到一個指甲大小，重點是這顆晶片全用超導體系統打造而成，以金屬為主材料，是一個與半導體完全不同的全新製程設計。因為是超導體，所以需在絕對低溫（接近零下273度C）以下才能運作。「超導量子電腦就像是在冰箱裡運算，量子晶片內的位元數是冰箱食材，冰越多東西就需要搭配因應的冰箱系統設計。」柯忠廷強調。

事實上，這種低溫設計方式，也反映到量子晶片的設計挑戰上。柯忠廷表示，「量子晶片的運作對環境非常的敏感，表面一些殘留的髒汙、電磁波訊號、磁場干擾，甚至是地磁影響，都會影響到晶片在低溫操作的問題，故須確保晶片本身的乾淨度，在製程上進行優化，才能更好地表現出應有的能力。」

針對超導量子電腦運作，陳啟東補充說道，不僅須搭配冷卻系統，最外層還要包裹著像是鋼鐵人般的金屬罩，由特殊金屬作為材料製造而成，用以隔絕磁場干擾。

此次中研院發表的量子電腦備受關注，更被視為打開台灣量子電腦發展的關鍵里程碑。一位熟知量子電腦的專家認為，此次中研院推出量子電腦只是個開始，我們（台灣）和Google、IBM、英特爾（Intel）還有非常大的距離，不過，一旦量子電腦成功，就有機會解決傳統電腦無法解決的東西，為世界帶來革命性的改變。