量子電腦將終結傳統電腦?聽聽專家怎麼說

人工智慧將無所不在被應用在日常生活中,智慧型晶片市場將呈現指數型成長,晶片功能與運算速度需求也愈來愈高,電腦運算晶片的設計方法、替代材料和運算架構也必須不斷改變與升級,其中量子電腦是近年來最受到矚目的議題。工研院與美國史丹福大學在今年6月的年度研討會議中,有三位來自美國矽谷產學專家創業家,來台分享矽光子與量子電腦的研究方向和觀察。

近年來量子電腦火紅,然而台灣該如何佔有一席之地是重要課題。

量子電腦將是傳統電腦的終結者嗎?量子電腦普遍應用的時間點在何時?史丹福大學教授Chuck Eesley解析人工智慧、機器人與電動車發展的歷程,這些所謂的「新興科技」,發展歷史可追溯到1950年代,近幾年逐漸落實商業化。這些影響重大科技的發明雖然在短期內未被普遍應用,但卻刺激了企業對既有科技的研究投資和學習,例如:電動車帶動內燃機引擎效率提升與混合電動車發展。

2013年成立於加州矽谷的Rigetti Computing,是當前受到創投資金挹注最多的量子電腦新創公司,目標是「打造世界最強大的電腦」。

Rigetti工程主管Matthew Reagor分享在量子電腦的研究進度。

他指出,量子電腦不代表傳統電腦的終結,而有其利基市場和發展空間,特別是在機器學習、物流路線最佳化、機器人、化學分子計算與乾淨能源等領域,目前該公司最主要客戶是學研單位的實驗室。

至於量子電腦運算架構方面,Rigetti Computing採取Hybrid Quantum Computing策略,善用傳統電腦與量子電腦的優勢,整合出最佳的運算模式,並提供與發展完整的量子電腦解決方案,包括晶片、硬體、作業系統與各類應用的延伸服務等。

另一位來台的史丹福教授JelenaVuckovic是光子學(Photonics)權威。

她指出,光子比電子的速度快,儲存和運算的容量大且耗能低,相關的應用從光通訊、傳統和量子運算到感測與成像等,堪稱科技業明日之星;然而,現有光源技術產生的光子體積大、效率低,且易受環境影響造成損耗。

她的團隊研究主題是基於矽結構可折射紅外光的原理,開發可替代電線的微細光學連結結構,以發射光子和傳輸資料。目前光學連結元件的設計須經過多道手工調控程序,影響光學資料傳輸的實用化。為突破瓶頸,發明出反向設計演算法。此外,團隊開發的光子結構設計方法,也可運用在鑽石晶格內,創造高效率的矽空隙色心以捕捉更多光子,提高量子電腦與量子通訊的實用性。

Matthew Reagor預測量子電腦商業化進程,目前量子位元( qubit)雖少於50,且錯誤率為1%,但未來五年內有機會發展到1,000 qubit與0.1%的錯誤率,15至20年內將發展出100萬qubit與0.0001%以下的錯誤率,正式進入大量運用的商業化時代。

JelenaVuckovic在訪台期間和國內學研團隊交流討論,也參訪台灣前瞻量子科技中心在清大的量子實驗室,她認為,台灣的資金與資源有限,整合量子領域的資深學者和年輕研究人才,研究品質可媲美國際領先實驗室。

若能持續投資,將可強化台灣在量子科技和光子領域的研發地位和影響力。台灣發展積體電路產業40多年,企業長期累積奈米元件的製程能量與設施,若能整合產學研資源與相互合作,有機會在量子記憶體、量子通訊中所需要的量子中繼器等領域占有一席之地。

(本文由工研院產業科技國際策略發展所經理魏依玲授權轉載,刊登於經濟日報《量子電腦 邁向商業化》)

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