QUANTUM系列-歐美日中台量子科技計畫巡禮 台灣尋找競爭利基

量子科技是歐美日中的戰略技術 科技競爭已悄然開始

日前歐洲“Quantum Flagship”會員向歐盟遞交了一份量子科技策略研究方案(SRA);該方案規劃了通訊、計算、模擬、感測與計量等量子科技未來三年至十年的長期展望。例如在量子通訊方面,該計畫擬發展跨越24個國家的量子通訊基礎建設(QCI),以提高歐洲在量子技術、網路安全和工業等方面的競爭力。

歐盟通訊網路技術委員會總理事Roberto Viola博士評論說:“量子是歐洲一項重要的戰略項目,我們一定要掌握它,不僅是為了要讓歐洲人民在健康、能源和網路安全等領域帶來生活改善的好處,也要確保我們在這領域的技術主權。未來幾年SRA可指引歐洲量子研究人員的工作方面,它還將為歐盟目前正在準備的量子戰略提供資訊。”

遞交此計畫方案的Mlynek教授也強調:“SRA代表歐洲整個量子界的一大成就。它是由歐洲兩千位量子專家,在過去18個月經過公開和透明的廣徵眾議流程,所彙集而成的研究報告。”

光電協進會觀察到,繼美國川普總統在二月向國會提議,增加2022年量子科技的研發費到8.6億美元之後,歐盟也擬編列十年10億歐元的預算在量子科技的研發。並在2018/10~2021/9這段準備時期,歐盟將為四個應用領域的20個項目提供1.32億歐元的資金;這四項領域即包括通訊、計算、模擬、感測與計量等。美國民間企業巨擘Google、IBM、Intel等公司在量子科技的投資應該不會遜於政府預算;而歐洲的研究機構Fraunhofer、Leti、imec等也必定不會缺席量子科技的研發。

日本在量子科技的投資早就不遑多讓,且歷程長達30年之久,其主題玲瑯滿目,涵蓋量子通信與密碼學、子磁通量邏輯、量子波、電子波前、量子漲落、量子計算與信息、量子信息處理等細膩項目。2018年日本啟動了一項名為“Q-LEAP”的計畫,擬在投資2億美元在量子模擬和計算、量子感測,以及超短脈衝雷射。2019年12月日本企業NEC則與D-Wave簽署量子計算商業合作的協議。

中國大陸方面,除了由潘建偉教授所帶領的中科院國家量子科技團隊之外,華為、阿里、騰訊、百度也紛紛投入量科技的競逐。例如馬雲在兩年前即成立了「中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室」,並在美國西雅圖的阿里雲量子實驗室重金禮聘了世界級量子科學家。

台灣方面,科技部所資助的量子科技計畫則包括有台大-IBM量子電腦中心、台大矽基量子元件 量子計算與量子通訊、中央大學矽基量子光電晶片、清華大學前瞻量子科技研究中心、成大量子運算 元件與科技等每年共約一億台幣的計畫。

清大前瞻量子科技研究中心主任 牟中瑜教授表示,“該中心所做的研究也包括量子電腦與計算、量子通訊、量子感測與計量,以及拓樸量子位元等。其中量子計算所採用的是低溫超導技術,將鋁為基礎的約瑟夫接面做在矽基板上,再利用微波來做操控。目前可以做到5 qubits,每個qubit尺寸達10 um左右。量子通訊則已在去年9月實現3.44公里單光子的戶外量子加密通訊測試。量子通訊對台灣很有發展機會;清大在提供高亮度單光子源的技術是世界第一。未來量子通訊還會構成量子網路,這裡面會有很多關鍵零件與材料,台灣應該很有機會。還值得注意的是量子感測的技術發展潛力,該技術可以做到高精密的測量,例如重力波測量、校正時鐘等應用。未來清大量子研究中心還想發展超導量子位元做成3維的陣列以克服超導量子電腦位元數做大(scale up)的問題。”

利用量子古怪的糾纏現象與疊加特性可謂開啟一扇未來科技發展之門!光電協進會密切觀察各國與各大企業在量子科技的投資與發展進度,期盼台灣能搭上此一科技列車,並在此競爭行列中,定位自己的利基點,以爭取一席之地。

圖 清大前瞻量子科技研究中心 Qubit晶片(清大 前瞻量子科技研究中心主任 牟中瑜教授權提供)


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