【專題企劃12】臺灣量子電腦全球布局與發展現況—專訪量子系統推動小組果尚志召集人

by Yang-Kuang Chao
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採訪 ‧ 撰稿  /  何郁庭 (科學推展中心特約編輯)

量子電腦是近年來備受矚目的新型計算系統,該技術的成熟與商用化,將可大幅加速藥物開發、金融預測,與資訊安全等多項領域的發展,因此,全球各國爭相投入量子電腦的技術研發,以期在此領域取得先機。

在國家科學及技術委員會(國科會)指導下,國內於2021年起建立跨部會單位「量子系統推動小組」,率先布局量子電腦未來版圖。為了解國內量子科技發展現況,自然科學簡訊專訪量子系統推動小組召集人——果尚志教授,分享小組使命、階段性成果,以及未來的戰略布局。

量子電腦的國際鍵結與學術成果

關於「量子系統推動小組」,果尚志首先說明,這項國家型計畫的參與單位包含了國科會、經濟部(工研院)、中研院,以及多個學界團隊的參與。小組的主要工作不僅是推動研究,主要是規劃與整合,建立產官學研的連結,因此,大量溝通與穿針引線的功夫必不可少。

量子電腦的技術門檻相當高,在國際上具有高度戰略性,且包含多項研究領域,是許多國家近年的重點發展目標。各個投入量子電腦研發的國家,會致力發展自己的特色項目,再藉由關鍵技術合作的形式,共享科技與資源,以達到雙贏的結果。

臺灣也不例外,挾著上、中、下游半導體供應鏈優勢,在通用量子電腦硬體技術的發展,普遍受到國際的認可。目前,與臺灣量子系統推動小組交流的國家眾多,長期累積的實力,反映在順利推動合作和國際佈局的進展中。

以具體研發的研究實績來看,今年(2024)中研院發布了一則國內自製5量子位元的晶片,由中研院物理研究所陳啟東研究員率領的研究團隊,將續與國內其它重要團隊合作發展量子計算處理器系統。此外,量子電腦需在極低溫度下進行,工研院亦自行研製低溫環境CMOS控制電路的製程,開發出能在絕對溫度4K(-269℃)運行的CMOS元件。

除前面提及的硬體技術開發外,量子系統推動小組發展的領域還包含光量子技術。國立清華大學物理學系褚志崧帶領的團隊自2023年5月起,已和中華電信展開合作,提供量子加密通訊星狀網路技術,並成功示範連接國內跨縣市的量子通訊網路運作。

量子電腦與國內產業動態

以上成果皆顯示國內逐步掌握到核心關鍵技術,並在實際運作量子系統上的重大突破。這些明顯的進展與成果,都是量子系統推動小組的重要里程碑。

果尚志說明,由於量子系統推動小組受到國科會及相關部會的大力支持,才能使整個團隊在較寬裕的資源與空間下發展。背後能有如此大的支援力道,歸咎於各方普遍對量子電腦的未來應用充滿期待,希望現在挹注的能量,能在未來的產業應用開花結果。當然,在高度期待下,勢必也有許多必須克服的技術挑戰;但綜覽國內現況,臺灣的量子電腦在實質上已然到位。

過去,只要一提到量子電腦與量子通訊,許多人直覺聯想到的就是物理研究;但現在,量子系統推動小組鼓勵更多不同領域的人加入,工程整合與軟硬體應用的人才都能在此架構下共同努力,將科研成果帶進產業。長遠而言,量子電腦的發展不會只停留在學術圈,終極的目標即是產業應用,對社會和經濟發展產生正向的影響。

不過,依果尚志的觀察,臺灣的產業和國外最大的差異,在於新創公司的數量和蓬勃程度。以最近參訪的芬蘭及荷蘭為例,現在已有很多量子科技相關的新創公司,從軟硬體到冷凍機製作,儼然成為新興且活絡的量子生態系,這是現在臺灣仍待努力的地方。所以,於產業參與方面,量子系統推動小組鼓勵研究機構將技術連結到國內的公司和廠商,在潮流到來前,輔導產業界提早布局,抓住未來的量子商機。

量子系統推動小組的使命和未來方向

這項龐大的計畫中,需要從上到下各個環節緊密配合,才能發揮最大的效益。量子電腦在籌劃與資源面,有國科會、中研院、工研院及國研院的鼎力協助;在學術面,參與計畫的十七個研究團隊各自發揮科研長才,並同時發揮互補功效,進行橫向整合;然而,關於人才訓練,仍需建立完整的供需規劃,方能使更多人才進入量子電腦的相關領域。

果尚志說明,全世界量子電腦的發展,都面臨人才缺乏的問題,而臺灣的情況尤其明顯。同前面提及,因臺灣產業結構不同,儘管有優勢的大企業,新創類型的公司卻相對較少;同時,國內的創業風氣並沒有像以色列、芬蘭及荷蘭等國家積極,因此國內的量子人才求職選項較單一,對應自身專業的職涯選擇更是稀少。

若要解決這項難題,就得從產業出口著手;而為量子產業提供更多的機會與可能性,是量子系統推動小組的重大任務:讓量子科技的研究成果和技術走出研究機構,進入市場並帶動產業。目前,國內量子科技積極發展的特色研究與強項,除了協助成為國際間的要角之外,亦讓國內培養的人才在未來有一展長才的機會,是另一個重要的目標。

經由量子推動小組於各個層面上的連結,有更多合作項目得以推動,更多人得以在適合的位置上努力。果尚志希望,藉由此小組的溝通和斡旋,加上辦理論壇、研討會和國際合作等交流活動,達到借力使力的成效,妥善整合產官學研各界,讓國內量子產業朝更健全的方向發展。

現階段,不論是國際合作,還是關鍵技術研發,臺灣都已經有亮眼的成果;量子系統推動小組在產業銜接和人才培育方面,也都務實地綜覽現況,積極規劃和執行,朝理想願景邁進。整體而言,小組制定的目標都按照規劃在進展,有些甚至超越原本的目標,整體前景看好。

量子電腦及量子科技的發展需要集合眾人的時間與心力,絕非一蹴可及。在各方的努力下,臺灣的量子關鍵技術可追上國際的一流水準,為未來進入量子科技的時代鋪路。

 

延伸閱讀

  1. 臺灣第一個量子加密通訊網路—量子國家隊開發出來了!(國家科學及技術委員會,2023-05-03)
  2. 量子國家隊發表軟體技術研究成果 共研產業新視界(國家科學及技術委員會,2023-07-20)
  3. 臺灣量子科技發展里程碑 總統視察中研院自研自製5位元超導量子電腦(中央研究院,2024-01-29)

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