量子國家隊催生低溫晶片模組 台灣布局量子技術進展關鍵一次看

2024-03-06 22:00 中央社


量子電腦擁有強大運算能力,被預測有朝一日能破解保護數位通訊的主流加密技術。示意圖。(資料照,美聯社)

台灣量子國家隊成軍5年投入新台幣80億元,集結產官學研眾人之力,國科會宣布,成功開發出自製5位元超導量子電腦、能實現量子電腦微縮化的低溫控制晶片模組,以及使用商用光纖跨縣市量子通訊;被視為下世代最強解碼的量子技術,關鍵整理一次看。

量子是什麼?量子電腦厲害在哪?

量子位元是量子電腦最基本的運算單元,只要有更多的量子位元,其運算能力、處理資訊速度就會比傳統電腦更強大、更快速。

國研院舉例,假設今天要預估去19個國家旅遊的最短路徑,透過傳統1GHz的電腦,需要循序去計算不同的排列組合,需花上數年時間才完成計算。若使用量子電腦,由於運算方式的不同,可在1分鐘內快速解答。

外界預期量子電腦將可破解全部密碼,該如何防禦?

量子電腦擁有強大運算能力,被預測有朝一日能破解保護數位通訊的主流加密技術,不過,由於量子存在「不可複製」的物理原理,因此使用量子通訊技術,可遠端傳送無法被複製的密鑰。

同時,量子通訊是以1顆光子傳遞1個密鑰位元、即0或1,所以駭客只有一次機會測該位元是0或1,破解難度將提升很多。也就是說,「量子通訊其實就是最好抵抗量子電腦攻擊的方法」。

各國量子「國力」如何?

在量子通訊方面,韓國擬在2030年透過公私合作共同開發長達100公裏的量子網路,以及量子感測器、先進工業感測器、量子雷達等聯合研發。

台灣方面,中研院2023年10月打造出量子晶片,2024年1月29日發表自製5位元超導量子電腦。工研院團隊2024年3月宣布,運用微波IC設計與台積電28奈米製程,打造出控制量子位元的低溫控制晶片模組,可將需佔滿1個房間的量子電腦,進一步縮減體積達40%,且功率消耗低於國際大廠逾5成。

同時,國立清華大學量子通訊研究團隊宣布攜手中華電信,以長度10公裏商用光纖,實現新竹縣、市之間的跨縣市量子通訊,創全台首例,且密鑰位元傳輸率為20 kbit/min,與國際技術相當,未來將測試100公裏的可行性。

台灣發展量子技術有優勢嗎?

各國積極挑戰更多量子位元的電腦,但控制用儀器及冷卻系統的體積也會隨之增大,因此「微縮化」是必經之路,台灣半導體晶片設備有機會切入此新商機;同時,量子電腦必須在極度低溫下操作,材料、電路設計也是突破口。

國科會主委吳政忠表示,量子電腦若成功走向商業化,製造的基礎仍與半導體製程技術有關,所以台灣依然具備相當優勢。

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