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中國和Google搶當「量子霸主」!除了擺脫晶片依賴,竟還有這理由?

文 / 林士蕙    
2020-12-09
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中國和Google搶當「量子霸主」!除了擺脫晶片依賴,竟還有這理由?
圖/光量子乾涉實物圖。中國科學技術大學提供
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上週,中國團隊在科學期刊上發表了驚人的量子電腦實驗突破,宣稱已足以和矽谷的Google爭奪「量子霸權」。為何中國不惜斥資上億,積極發展量子科技?其實,除了提升國家競爭力,可能還有這個軍事上的理由。台灣又該如何因應?

2019年底,Google發表論文指出已取得了「量子霸權」,當時震撼全球。因為這間軟體業巨頭開發出的量子原型機,可用短短3分20秒完成高難度的運算任務;同樣的任務若改請IBM的超級電腦「巔峰(Summit)」來處理,得花上一萬年。

不過一年後,由中國科學技術大學領軍的量子團隊,在2020年12月3日宣稱實驗成果已可贏過Google

據此團隊發表在《科學》期刊上的論文指出,他們開發出的量子系統「九章(Jiuzhang」,可用短短數分鐘,完成全球排名第三的超級電腦,得花20億年才有辦法完成的超難運算任務,更比Google去年底發表的做法快上100億倍

這項宣稱立刻引發全球科技界熱議:真的嗎?中國已有超越Google的量子研發實力?量子霸權又是什麼?台灣也該加入這場競賽嗎?

運算快100億倍!中國團隊宣稱可贏過Google,成為新量子霸主

首先,量子電腦的應用,已被全球科技界公認是未來關鍵趨勢,主要是它能完成超高速的運算任務,若用在人工智慧、醫療、區塊鏈與軍事通訊等領域,將帶來革命性的突破。然而目前量子技術仍很難操控、造價成本也高昂,要落實在對人類有益的應用上,還有一段長路要走。

換句話說,所謂「量子霸權」,指的是量子電腦在某些任務上,遠勝現有超級電腦的純技術展現。然而,暫時沒有實用價值。

當然,倘若有一天上述的未來性產業,找到用上量子電腦的方式,那麼量子霸權的威力就會展現。自然是很在意未來機會的矽谷業者如Google、IBM、微軟與英特爾;以及渴望在科技上超越歐美的中國,都積極重金投入的領域。

中國量子團隊沒用到矽晶片,打臉台積電董座劉德音預言?

《連線》(Wired)雜誌報導,中國科學技術大學使用的技術,和Google並不相同:Google團隊使用的是一個擁有54個量子位元的超導晶片;中科大團隊則是由光子探測器、雷射系統與許多鏡片構成的光量子電腦,沒用到任何矽晶片。

換句話說,台積電董事長劉德音曾預言的,由於量子運算需要仰賴超導晶片,所以台積電在量子電腦時代不會缺席,未必實現。

台積電董事長劉德音。池孟諭攝圖/台積電董事長劉德音。池孟諭攝

因為,若中國團隊採用的新方式成為量子運算主流,中國就不需仰賴台積電的超導晶片、以及矽材料專業了。中國此舉是企圖展現技術自主的實力。

建立國家競爭力外,中國積極發展量子科技,或許還有另一個潛在原因,可從當地政府的重金支持看出端倪。中國政府還提供了一顆造價上億美元的衛星,給中科大團隊,是為了讓研究人員可以測試中國對奧地利、也是至今距離最遠的量子加密技術視訊通話。

量子通訊潛力大,將是軍事秘密武器

別小看這個成本昂貴的量子視訊。台灣清華大學前瞻量子科技研究中心教授牟中瑜曾指出,量子通訊的潛力不比量子運算小。因為用量子密碼傳輸資料,除了保密性高,也能察覺外界竊聽行為並示警;若發展出量子雷達,還能讓隱形戰機藏不住,軍事防禦威力強大。

至於台灣,沒有矽谷巨頭公司或大國政府的優渥資源,該如何發展量子科技?科技部在11月初指出,目前每年投入5.8億元新台幣預算在量子科技的發展上,未來希望和產業合作加大投資力道。

而由台大和中研院組成的團隊,近期在量子密碼學、以及矽基量子位元這兩個領域有亮眼突破,也許會從這些方向來尋找台灣的量子機會。

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