量子科技專案計劃集結新戰(zhàn)力 共同打造臺灣量子尖端團隊

4月18日消息（余予）近年來，量子科技飛速發(fā)展，量子計算和量子信息科學代表了當今一些最快速發(fā)展和最重要的新興技術，量子計算已經成為各個國家競相競爭的重心。與此同時，在全球范圍內，政府和行業(yè)正在加快對量子計算研究和開發(fā)的投資，公共和私營機構也投入了大量資源。

據DIGITIMES報道，基于全球各國對量子技術的重視、學界呼吁以及鴻海離子阱實驗室的發(fā)展趨勢，2022年3月，臺灣省最終計劃執(zhí)行“量子科技專案計劃”，選出“中研院”、清大、陽明交大、臺大等校17個優(yōu)異的教授團隊、72位計劃主持人，爭取到24家廠商早期參與，攜手打造臺灣的“量子尖端團隊”。

“量子科技專案計劃”的目標是針對目前量子科技硬體與軟體之技術瓶頸，建立跨領域的尖端研究團隊，開發(fā)具突破性的量子科技軟硬體關鍵技術，打造“適合臺灣發(fā)展的路線”，即半導體產業(yè)，并為在地產業(yè)帶來典范性轉移。

公告指出，量子計算機與量子通訊是當代量子科技中兩個最重要的應用領域，其概念是以量子力學中量子疊加與量子糾纏等特性來進行邏輯運算或訊息傳遞。

量子科技在金融系統(tǒng)、新藥研發(fā)、新材料設計、新型人工智慧(AI)等重要科技領域將具無可取代的重要性，亦將帶來革命性的改變。計劃執(zhí)行期間，團隊需配合“量子系統(tǒng)推動小組”建議，進行各團隊整合與技術橋接。

在量子科研步入產業(yè)應用方面，“中研院”院長廖俊智強調，臺灣量子科研與應用的重點原則必須是“聚焦、合作、整合”。

量子系統(tǒng)推動小組未來幾年的工作重點是透過技術論壇與成果發(fā)表，協(xié)助研究與技術開發(fā)成果產生擴散與外溢效果，進而協(xié)助達成先期技術與產業(yè)之橋接。

按照目前規(guī)劃，主要考慮臺灣省在半導體晶片制程、IC設計與封裝技術的基礎，優(yōu)先投入固態(tài)量子技術，即是包括以半導體、超導體或其他固態(tài)材料為基礎所建構量子位元為主體之相關技術。至于在擴充性方面有難以突破瓶頸的離子阱等非固態(tài)量子技術，政府并不排斥學界投入研究。

臺灣量子尖端團隊的組成與投入方向，主要是依據“科技部”的“量子科技專案計劃”。在量子科研方面，臺灣省最初劃定的三大研究領域包括量子計算機、光量子技術及量子科技軟體技術等三大類。2022年3月17個團隊的量子尖端團隊組成后，臺灣省量子科研方向主要分成“量子元件”、“量子電腦”、“量子演算法”及“量子通訊”等四類技術項目，亦可跨項目整合發(fā)展。

據報道，以張慶瑞等人要投入的量子軟體與演算法為例，其之所以重要是因為量子計算機在數(shù)值分解、量子系統(tǒng)模擬、數(shù)據庫搜索、計數(shù)、機器學習、組合最優(yōu)化等方面由于經典計算機。但必須開發(fā)新的程式語言、編譯器和應用工具，才能讓量子計算機的運算能力獲得充分的發(fā)揮。

“科技部”資料指出，量子計算機要實現(xiàn)有意義的量子計算，每個邏輯閘的錯誤率要遠低于10-10次方。這無法只靠物理方法實現(xiàn)，需要利用量子錯誤更正碼的技術來保護量子態(tài)，從而使量子運算能得到近乎理想的容錯量子計算。

其次，量子位元數(shù)量規(guī)模的增加，還需要發(fā)展較高階的量子程式語言。如此才是漸趨成熟的量子計算機與量子作業(yè)系統(tǒng)。也因此，量子演算法、軟體介面、程式語言、量子密碼學與后量子密碼學、以及量子模擬器與量子計算應用都是必要的研究題目。

在矽基量子位元方面有多年研究經驗與階段性成果的臺大物理系教授管希圣指出，人類已進入了所謂的嘈雜中等規(guī)模量子(NISQ)電腦時代。在真正的容錯量子計算機問世前，找尋和研究在NISQ系統(tǒng)中使用50~100或更多量子位元，來解決重要問題并達到有說服力的殺手級應用或量子演算法成為非常重要的課題。

臺灣量子計算機暨資訊科技協(xié)會理事長、中原大學講座教授張慶瑞引述國外報告表示，由于量子計算機的計算能力呈指數(shù)型增長，當人類發(fā)展出100個位元后，很多問題便能夠迎刃而解，這其中包括一般最佳化問題和化學問題。而當達到500個量子位元，就可以描述全宇宙的狀態(tài)。

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