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(shù)瓶頸,建立跨領(lǐng)域的尖端研究團隊,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,量子計算機與量子通訊是當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(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(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)生擴散與外溢效果,進而協(xié)助達成先期技術(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、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(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在數(shù)值分解、量子系統(tǒng)模擬、數(shù)據(jù)庫搜索、計數(shù)、機器學(xué)習、組合最優(yōu)化等方面由于經(jīng)典計算機。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(shù)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(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(yīng)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(xué)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(xué)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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