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量子信息科学战开打了

  • 林育中
美国白宫科技政策办公室于9月24日发布的《量子信息科学国家战略概述》,是涵盖面极广、时间长达10年的大型长期国家级计画。Pixabay

美国白宫科技政策办公室(Office of Science and Technology Policy;OSTP)国家科学技术委员会(National Science and Technology Council;NSTC)于9月24日发布《量子信息科学国家战略概述》(National Strategic Overview for Quantum Information Science)(以下简称《概述》)。

这是一个涵盖面极广、时间长达10年的大型、长期国家级计画。据我所知,这是自1957年苏联发射史泼尼克1号卫星美国大规模动员之后的另一次总动员。什么事触发了这样大规模总动员?却是另一颗卫星-大陆于2016年发射的墨子卫星-以及前后相关的事件,譬如2017年的中、奥量子视讯会议;北京、济南、合肥、上海4城市之间长达2000公里的量子通讯骨干;设于合肥投资高达100亿美金的量子计算中心等。这些事件触发了美国国家安全的警铃。

为什么量子信息科学(Quantum Information Science;QIS)事关国安?量子信息科学大致包括4个领域:量子计算、量子通讯、量子传感(quantum sensing)、量子元件(quantum device)与量子原理。第4项是基础原理与实施设备,前3项却都与国安有密切关系。

量子计算第一个有用的算法Shor’s algorithm是用来执行质因数分解的,而质因数分解困难是现在通讯系统中用以保护通讯密钥的。别以为它与你无关,你每天可能使用通讯密钥几百几千次。量子通讯则因为量子信息不可复制,量子通讯是不可破解的。量子传感则与精密全球定位有关。在信息的攻防战中,量子计算是茅,量子通讯是盾。现在的状况是美国有茅,大陆有盾。但是若大陆也做出茅呢?

国安的确是此次《概要》的主题。量子计算虽是量子信息的大宗,但是在《概要》中反而较少被提及,因为美国领先。但是quantum-resistant这个字眼反复出现-这是抗量子计算解密的加密方法,也是量子通讯的主要目的。另外,在《概要》的第8章标题“Maintaining national security and economic growth”,国安为先,虽然《概要》举的大旗是「科学优先(science first)」。

有几点相当有趣,值得观察。第一个是动员之广、著力之深,前所罕见。有10几个部会、机构参与此长期计划,此外新设国家科技委员会量子信息小组(NSTC Subcommittee on Quantum Information Science;SCQIS)专职推动、协调。而关于量子科学教育,甚至要深入小学。这一点值得让正在订定台湾课纲的人想想,当另外的国家纷纷让编辑程序、学习量子科学入小学课纲时,我们在做什么?

《概要》中要提供学生实习机会,却限制predominantly for US person,但又要讲国际合作,明白昭显对抗的目标。另外设立TRIPLETS计划以奖励产学合作。产学合作听似老生常谈,但在今日却有更深刻的意义,因为科学与科技的时差如此之近,已无由区分,也不是产业将研发计划外包给学术机构这种老掉牙的手法可以达标。建议主管科技预算的各部会看一看人家怎么做吧!这不仅限于量子信息科学,对于其它产业也适用。前一阵子有家科技大厂任命教授为科技长,我为之击节赞赏,这是这个年代的新思维、新策略。

美国与大陆自贸易战延伸到科技的竞争,这象是逐渐要升级到整体战略对抗。两只大象打架没人管的了,但是在量子信息科学所需的基础技术如低温学、光子学、低杂讯微波放大器和纳米加工等台湾并不是全无著力处,怎样集成产官学的资源和力量,营造出自己切入新世代科技的生态与机会,这是管战略的人要仔细想一想的。

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。