一秒解鎖比傳統電腦快上一億倍

「帳戶密碼被破解」和「丟一把家門鑰匙」，你比較擔心哪一個？對網路世代而言，肯定對前者更有感覺，因為所有生活，甚至資產都已綁在網路上。但你一定沒想過，再複雜的加密程式，可能不到一秒就被破解，這種殺氣騰騰的破壞式創新科技，叫作「量子電腦」（或稱量子運算，Quantum Computing）。

在量子電腦跟前，你現在手邊正在使用的電腦簡直成了算盤級的「老古董」，根據Google之前發布的數據，透過量子演算法來解決一套具有1000項二進位制變因的函數，僅需百分之1秒，傳統電腦卻要100天來計算。換句話說，量子電腦比傳統電腦要快上1億倍！

之所以擁有如此驚人的演算能力，是因為量子電腦不採二進位制的計算單位「位元（bit）」，而是採用「量子位元（qubit）」。進一步解釋，兩進位的bit是0與1的二分法，一次只能出現一個狀態，0或是1；但量子電腦運算有一個主要不同，那就是qubit有「疊加（superposition）」特性，可以同時出現0與1，產生出4種疊加態：00、01、10、11。

對量子電腦有研究心得的台北富邦銀行新任總經理程耀輝，對此有一個妙喻：「量子電腦就像是千手觀音！」他表示，過去二進位制的演算法就像只能用單手，單手一次只能執行一個動作，例如拿起杯子，然後才放下杯子；但是量子電腦卻像千手觀音，同時能夠執行許多動作，並互相連結、搭配。

實際運用在演算上，兩者如何進行？微軟執行長Satya Nadella 解釋，就好像是走迷宮，傳統演算法必須先選一條路前進，撞到牆、退後、再前進，一條路走不通再試另一條，逐一試過之後，才找到正確的路。但量子演算法卻能同時嘗試所有路徑，時間與效率當然大幅提升。

量子電腦將終結古典演算時代，開啟新紀元，只是，會這麼快就到來嗎？目前量子電腦的穩定性還不夠，最長只能維持大約90微秒的穩定狀態，容易受到外在環境干擾，特別對熱能、電磁輻射敏感，必須存放在絕對零度（零下273攝氏溫度）的冰箱之中。此外，量子電腦的基底或許不再採用矽材料，改採新型的2維材料。

不過，專家認為量子電腦科技日新月異，上述缺點可望改善，10年內就能進一步商用，為人類帶來翻天覆地的衝擊。這意味著，下一世代的數位世界，誰擁有量子電腦，誰就能擁有制霸權，也因此，各國政府、科技大咖無不嚴陣以待，甚至掀起科技界的「軍備競賽」。

不只紛紛砸重金研發，也比誰能最快把量子科技從實驗室中帶向人群。從2014年即成立量子人工智能團隊的Google，宣布要在明年初舉行重量級的量子電腦測試。其實早在2013年，Google就曾與美國太空總署（NASA）共同測試價值1000萬美元的D - Wave量子電腦。

不讓Google專美於前，上週五（11/10）IBM宣布將推出50量子位元的原型電腦，同時也表示要在年底，對客戶推出20量子位元的「IBM Q」雲端計算平台。而今年9月，微軟執行長Satya Nadella 也在 Ignite大會上表示，將為量子運算打造專屬的程式語言，開發者可加入微軟的量子社群（quantum community），使用免費工具。

IBM Q 量子電腦介紹

至於各國政府，最積極者當屬中國，矢志成為「量子霸權」，正斥資人民幣70億元（近新台幣323億元）打造全球最大的量子實驗室，來發展量子電腦與相關的創新科技，去年8月也已發射了全球第一顆量子通訊實驗衛星。而投入最多研究資金的歐盟，將在明年進一步啟動量子科技的旗艦計畫；早在2000年即將量子科技納入科技戰略的美國，則已率先連結產官學單位進行多項測試。

究竟量子電腦可以如何改變你我的生活？當然，首當其衝的將是資訊安全，未來如何避免電腦變成一秒被破解的透明世界，會是一大挑戰。但主要應用層面，會發生在人工智慧、太空探索、生技醫療與氣候變遷等面向。

根據富比世（Forbes）雜誌，全球每天能產生2.5EB（大約10億GB）的數據，相當於25萬個美國國會圖書館，或者500萬台筆記型電腦所紀錄的內容，而且全球有32億個網路用戶，每分鐘發表近35萬條推文、在臉書上按下420萬個讚，其他諸如拍照、影片與交易紀錄等網路行為，都會留下各種數據資料。

因此，需要有量子電腦這種強大的演算法來處理數據，建置出更好的人工智慧。同樣地，太空探索、生技醫療與氣候變遷都涉及龐大數據與模型演算，有賴量子科技的普及運用。

而量子爭霸戰也將延燒到半導體業界，當初台積電的3奈米廠房選址，一度考慮赴美，關鍵就在於量子電腦，必須思考往後1奈米以下的發展，保留未來研發量子運算的空間。未來，隨著摩爾定律走到盡頭，量子運算很可能主導半導體價值鏈的重整，進而全面改變科技生活的風貌。

去年4月，媒體瘋傳加拿大帥哥總理杜魯多（Justin Trudeau）以35秒解釋量子電腦的影片，掀起了全球網友的熱烈討論。量子世代有多快到來，已經不是重點，台灣政府與業界都應該秉持「未來已來」的心態，趕快補修這堂全球必修課，迎戰此波「比閃電還快」的量子衝擊！