量子科技專案計劃集結(jié)新戰(zhàn)力 共同打造臺灣量子尖端團(tuán)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(xué)代表了當(dāng)今一些最快速發(fā)展和最重要的新興技術(shù)，量子計算已經(jīng)成為各個國家競相競爭的重心。與此同時，在全球范圍內(nèi)，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(jī)構(gòu)也投入了大量資源。

據(jù)DIGITIMES報道，基于全球各國對量子技術(shù)的重視、學(xué)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(tuán)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(tuán)隊”。

“量子科技專案計劃”的目標(biāo)是針對目前量子科技硬體與軟體之技術(shù)瓶頸，建立跨領(lǐng)域的尖端研究團(tuán)隊，開發(fā)具突破性的量子科技軟硬體關(guān)鍵技術(shù)，打造“適合臺灣發(fā)展的路線”，即半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，并為在地產(chǎn)業(yè)帶來典范性轉(zhuǎn)移。

公告指出，量子計算機(jī)與量子通訊是當(dāng)代量子科技中兩個最重要的應(yīng)用領(lǐng)域，其概念是以量子力學(xué)中量子疊加與量子糾纏等特性來進(jìn)行邏輯運(yùn)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(shè)計、新型人工智慧(AI)等重要科技領(lǐng)域?qū)⒕邿o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(tuán)隊需配合“量子系統(tǒng)推動小組”建議，進(jìn)行各團(tuán)隊整合與技術(shù)橋接。

在量子科研步入產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面，“中研院”院長廖俊智強(qiáng)調(diào)，臺灣量子科研與應(yīng)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(shù)論壇與成果發(fā)表，協(xié)助研究與技術(shù)開發(fā)成果產(chǎn)生擴(kuò)散與外溢效果，進(jìn)而協(xié)助達(dá)成先期技術(shù)與產(chǎn)業(yè)之橋接。

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

臺灣量子尖端團(tuán)隊的組成與投入方向，主要是依據(jù)“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(lǐng)域包括量子計算機(jī)、光量子技術(shù)及量子科技軟體技術(shù)等三大類。2022年3月17個團(tuán)隊的量子尖端團(tuán)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(shù)項目，亦可跨項目整合發(fā)展。

據(jù)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(jī)在數(shù)值分解、量子系統(tǒng)模擬、數(shù)據(jù)庫搜索、計數(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、組合最優(yōu)化等方面由于經(jīng)典計算機(jī)。但必須開發(fā)新的程式語言、編譯器和應(yīng)用工具，才能讓量子計算機(jī)的運(yùn)算能力獲得充分的發(fā)揮。

“科技部”資料指出，量子計算機(jī)要實現(xiàn)有意義的量子計算，每個邏輯閘的錯誤率要遠(yuǎn)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(shù)來保護(hù)量子態(tài)，從而使量子運(yùn)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(jī)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(xué)與后量子密碼學(xué)、以及量子模擬器與量子計算應(yīng)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(jīng)驗與階段性成果的臺大物理系教授管希圣指出，人類已進(jìn)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(jī)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(dá)到有說服力的殺手級應(yīng)用或量子演算法成為非常重要的課題。

臺灣量子計算機(jī)暨資訊科技協(xié)會理事長、中原大學(xué)講座教授張慶瑞引述國外報告表示，由于量子計算機(jī)的計算能力呈指數(shù)型增長，當(dāng)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(xué)問題。而當(dāng)達(dá)到500個量子位元，就可以描述全宇宙的狀態(tài)。

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