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台湾量子信息技术需要由上而下的立即作为

  • 林育中
台湾在ICT领域有重要经济利益,如果没有量子计算及量子通讯的研发,产业发展很难迈入下一阶段。(图片来源:Pixabay)

量子信息(quantum information)包含量子通讯、量子计算、量子传感和度量(quantum sensing and metrology)、量子模拟(quantum simulation)等项目。除了量子模拟项目比较属于基础研究外,其余的已慢慢进入应用阶段了。

量子力学是上世纪初的科学显学,但是要等到上世纪末人类对单一电子、光子能单独的精准操控后,量子力学的主动应用才慢慢进入技术领域。量子计算已接近应用阶段,被《Scientific American》列为2017年的十大新兴科技。而量子力学一旦真正商业化,现存以公钥体制(PKI;Public Key Infrastructure)为核心技术的通讯及银行交易-包括比特币-体系的安全防护将立即崩溃,量子通讯必须立即实施以建制新的安全体制。这牵涉到国防、金融、商业机密、个人隐私等安全,没有妥协的余地,也不容许与其它国家有实施的时间差。

因为是牵涉面非常广泛的科技,几乎所有主要国家都已积极投入。最早的量子计算机公司D-Wave在加拿大,但是现在美国私部门的科技巨擘如Google、Intel、IBM、Microsoft、Lockheed Martin、HP、Honeywell等已纷纷跨入此领域,其中IBM已向台湾伸出平台使用以及人才训练的邀约,公部门机构如NASA、Los Alamos National Lab等也在很早期就跨入此领域。

大陆是发展最极积的国家,除了私部门的华为、阿里云外,去年为量子通讯研究发射的墨子卫星是全球首发,另外大陆政府今年投入100亿美元在安徽合肥建构国家量子信息中心。

欧盟集各国之力以10年10亿欧元发展欧洲量子技术旗舰计画(European Quantum Technologies Flagship Programme),研究项目广泛涵盖文初量子讯息的主要项目。

连韩国一个这样相对较小的单一经济体也于KIST(Korean Institute of Science and technology)集中研究力量于量子通讯中的钥匙分送(Quantum Key Distribution;QKD)和认证(authentication)、量子计算中的以光子与纳米钻石(Nano diamond with nitrogen-vacancy defect)形成量子位元与一些量子零件(quantum device)等偏应用的计画。

台湾的科研资源无法涵盖所有的领域,但是于量子信息却有显而易见必须立即开展的理由。不需要太多的想象力就能预见未来的计算机是二位元与量子位元的混搭,而发展中的AI计算也会加入量子计算,因为量子计算本质上就是平行运算。台湾在ICT领域有重要经济利益,如果没有量子计算及量子通讯的研发,产业发展很难迈入下一阶段。

由于事涉国家整体利益,启动的经费也较大-特别是现阶段量子计算所需要的极低温设备,比较可行的方法是政府由上而下的科技政策,以及集合所有国内资源的研究中心与相应的经费。由下而上的专案申请或者个别公司的研发在上述全球庞大的研发竞争环境中没有成功的机会。

可行的方案有两个:一,在超导体量子计算机、半导体量子计算机与量子通讯中择一集中火力。超导体量子位元技术发展较久,容易起步;半导体量子存储器(quantum memory)与量子闸(quantum gate) 比较难,但是跟国内产业关系更紧密;量子通讯是比较防御型的策略,在量子计算机时代来临时至少自保安全无虞,而且有能力与新的世界安全体系接轨,也对通讯产业有贡献。二,与有全面发展计画的国家或公司合作,分担经费与研发项目。这样有可能在比较可控制的经费下取得较广泛的技术能力。

事涉各领域的国家安全,台湾在量子信息的研发不能缺席!

现为DIGITIMES顾问,1988年获物理学博士学位,任教于中央大学,后转往科技产业发展。曾任茂德科技董事及副总、普天茂德科技总经理、康帝科技总经理等职位。曾于 Taiwan Semicon 任咨询委员,主持黄光论坛。2001~2002 获选为台湾半导体产业协会监事、监事长。现在于台大物理系访问研究,主要研究领域为自旋电子学相关物质及机制的基础研究。