Reserch
活動+

台灣量子資訊技術需要由上而下的立即作為

  • 林育中
台灣在ICT領域有重要經濟利益,如果沒有量子計算及量子通訊的研發,產業發展很難邁入下一階段。(圖片來源:Pixabay)

量子資訊(quantum information)包含量子通訊、量子計算、量子傳感和度量(quantum sensing and metrology)、量子模擬(quantum simulation)等項目。除了量子模擬項目比較屬於基礎研究外,其餘的已慢慢進入應用階段了。

量子力學是上世紀初的科學顯學,但是要等到上世紀末人類對單一電子、光子能單獨的精準操控後,量子力學的主動應用才慢慢進入技術領域。量子計算已接近應用階段,被《Scientific American》列為2017年的十大新興科技。而量子力學一旦真正商業化,現存以公鑰體制(PKI;Public Key Infrastructure)為核心技術的通訊及銀行交易-包括比特幣-體系的安全防護將立即崩潰,量子通訊必須立即實施以建制新的安全體制。這牽涉到國防、金融、商業機密、個人隱私等安全,沒有妥協的餘地,也不容許與其它國家有實施的時間差。

因為是牽涉面非常廣泛的科技,幾乎所有主要國家都已積極投入。最早的量子電腦公司D-Wave在加拿大,但是現在美國私部門的科技巨擘如Google、Intel、IBM、Microsoft、Lockheed Martin、HP、Honeywell等已紛紛跨入此領域,其中IBM已向台灣伸出平台使用以及人才訓練的邀約,公部門機構如NASA、Los Alamos National Lab等也在很早期就跨入此領域。

大陸是發展最極積的國家,除了私部門的華為、阿里雲外,去年為量子通訊研究發射的墨子衛星是全球首發,另外大陸政府今年投入100億美元在安徽合肥建構國家量子信息中心。

歐盟集各國之力以10年10億歐元發展歐洲量子技術旗艦計畫(European Quantum Technologies Flagship Programme),研究項目廣泛涵蓋文初量子訊息的主要項目。

連南韓一個這樣相對較小的單一經濟體也於KIST(Korean Institute of Science and technology)集中研究力量於量子通訊中的鑰匙分送(Quantum Key Distribution;QKD)和認證(authentication)、量子計算中的以光子與奈米鑽石(Nano diamond with nitrogen-vacancy defect)形成量子位元與一些量子零件(quantum device)等偏應用的計畫。

台灣的科研資源無法涵蓋所有的領域,但是於量子資訊卻有顯而易見必須立即開展的理由。不需要太多的想像力就能預見未來的電腦是二位元與量子位元的混搭,而發展中的AI計算也會加入量子計算,因為量子計算本質上就是平行運算。台灣在ICT領域有重要經濟利益,如果沒有量子計算及量子通訊的研發,產業發展很難邁入下一階段。

由於事涉國家整體利益,啟動的經費也較大-特別是現階段量子計算所需要的極低溫設備,比較可行的方法是政府由上而下的科技政策,以及集合所有國內資源的研究中心與相應的經費。由下而上的專案申請或者個別公司的研發在上述全球龐大的研發競爭環境中沒有成功的機會。

可行的方案有兩個:一,在超導體量子電腦、半導體量子電腦與量子通訊中擇一集中火力。超導體量子位元技術發展較久,容易起步;半導體量子記憶體(quantum memory)與量子閘(quantum gate) 比較難,但是跟國內產業關係更緊密;量子通訊是比較防禦型的策略,在量子計算機時代來臨時至少自保安全無虞,而且有能力與新的世界安全體系接軌,也對通訊產業有貢獻。二,與有全面發展計畫的國家或公司合作,分擔經費與研發項目。這樣有可能在比較可控制的經費下取得較廣泛的技術能力。

事涉各領域的國家安全,台灣在量子資訊的研發不能缺席!

現為DIGITIMES顧問,1988年獲物理學博士學位,任教於中央大學,後轉往科技產業發展。曾任茂德科技董事及副總、普天茂德科技總經理、康帝科技總經理等職位。曾於 Taiwan Semicon 任諮詢委員,主持黃光論壇。2001~2002 獲選為台灣半導體產業協會監事、監事長。現在於台大物理系訪問研究,主要研究領域為自旋電子學相關物質及機制的基礎研究。