為提升我國量子科技實力,國科會自2021年起攜手中研院及經濟部,整合產官學研等成立量子國家隊,致力於研發相關技術項目。國科會並於6日發表量子國家隊在量子電腦相關技術及量子通訊令人振奮的進展,於技術方面,研究團隊開發出國內首例控制量子位元低溫控制晶片與模組,其功耗50%低於國際大廠;量子通訊方面,在台灣首次使用現有商用光纖,達成跨縣市量子加密通訊,且密鑰位元傳輸率為20 kbit/min,與國際技術相當。

國科會主委吳政忠致詞時表示,1月底時中研院自製5位元量子電腦已經推出,量子國家隊成果一個個出來。量子電腦、量子通訊研發跟以往不一樣,不是上游成果研究完找產業應用,而是一開始就把經濟部請進來,與中研院攜手研究同時就探討科技運用,也把電子相關公司找進來,是很展新示範。他認為量子電腦跟通訊,以及旁邊周邊研發,台灣在全世界當中是最有機會地方,也確實展現這樣態勢。過去量子電腦是整個房間,以後會愈來愈縮小,是台灣強項。

吳政忠也說,國科會提前布局前瞻科技,將量子科技列為國科會八大前瞻科研平台之一,以小搏大,並槓桿有限的資源,打造出從上、中到下游完整的研發模式,期能開發出量子科技軟硬體產業的關鍵核心技術,並進而將其橋接至產業端,為台灣量子科技的研發、應用及製造創造競爭價值。而團隊開發的次系統關鍵硬體與跨縣市量子通訊,其技術已能與產業界接,後續實用化可期,將繼續努力讓台灣在量子科技領域取得關鍵技術的領先地位。

中研院長廖俊智表示,作為量子國家隊的一員,中研院主要聚焦於通用電腦硬體技術與應用開發。今年1月發表台灣自研自製5位元超導量子位元晶片,並已提供學研單位研究測試,包括以量子位元做為極低溫CMOS以及參數放大器的開發平台,未來希望持續攜手工研院及其他產學研單位,共同開發出更多量子電腦關鍵技術。他也說,希望可以在台灣深耕,讓量子技術變成台灣很重要產業。

經濟部主秘楊志清則說,量子科技是很新興前瞻技術,門檻也相當高,經濟部主要是在量子電腦低溫控制晶片的投入,未來會做微縮化的處理,產業化過程經濟部會把角色扮演好,並與中華電信一起做實證,對國際上輸出也會有很好論述跟基調。

工業研究院董事長李世光說,未來大的電腦可以攜帶即將成真。而在經濟部補助下,工研院在量子國家隊中負責研發量子電腦次系統關鍵硬體,計畫主持人工研院電子與光電系統所組長許世玄說明,目前現行的量子電腦礙於其量子位元數仍不足,然而在擴充量子位元時,會伴隨著控制用儀器及冷卻系統的體積隨增大,及面臨大幅增加耗電量的窘境,因此將量子電腦微縮化是未來發展的趨勢。將運用台灣最強晶片技術,搭配半導體技術,把它微縮化,未來只要一條線接到冰箱冷凍櫃。

許世玄說,此次團隊運用微波IC設計及半導體晶片製程所完成的低溫(4K)控制晶片與模組,在此模組微縮的情況下,將可大量縮短量子電腦訊號傳輸路徑,並降低雜訊干擾,且已成功與中研院的量子位元對接驗證。此模組功率消耗可低於國際大廠50%以上,對多量子位元的超導量子電腦發展更具優勢。後續將開發可控制多顆量子位元的超低溫控制晶片與模組,以因應於未來超大型量子電腦。目前相關成果已有材料及系統公司進行相關合作與洽詢,未來國內相關產業鏈也將逐步成型。

領導清華大學量子通訊團隊的副教授褚志崧表示,量子通訊能抵抗量子電腦對資安的攻擊,繼去年團隊成功有效連結多個用戶端點,達成量子加密通訊星狀網絡後,團隊與中華電信和其所屬研究院合作,順利將現有的量子通訊技術,延伸成跨縣市的長距離量子通訊技術。此次與先前最大的不同在於使用新竹縣市間超過十公里的商用光纖,且和一般光通訊在光纖網路並行運作,實現量子密鑰的傳輸和加密通訊,密鑰位元傳輸率與國際技術相當。

褚志崧說,該次城市間量子通訊的成功,後續結合城市內星狀量子通訊技術,便可形成完整的量子通訊網絡系統。且此次亦成功精簡用戶端設備(包含量子密鑰收發器),除降低了設備之成本之外,也將設備逐漸模組化。未來如有國內廠商投入,即可形成產業。團隊下一步將續與中華電信合作,測試100公里長距離量子通訊的可行性,以利未來能順利應用於金融財務、電子商務、個資傳遞及國防通訊上。

對於該次成果在台灣發展量子網路的重要性,褚志崧說包含驗證量子加密通訊在使用中的商用光纜運作可行;配合去年發表星狀網路技術,可架設全國性的量子網路,並用於金鑰或機密資料的遠端傳送;成果可用於評估量子通訊在其他商用光纜可行性;未來1到3年內將發展量子駭客防禦技術,並於市區架設量子示範網路。

中華電信執行副總黃志雄說,看到生成式AI對全球帶來衝擊跟巨大影響,如果沒有算力不可能達到,而量子電腦能力遠遠超越現有,未來在量子科技發展下,對人類生活會帶來更大影響。過去看到數位落差,未來則是算力跟AI應用落差,希望透過量子科技發展,讓台灣算力落差不再落後,而是領先。量子通訊對資通訊安全,甚至國家安全領域提升,對國家未來競爭力很重要,將來會把星狀網路延伸到跨縣市,擴大量子通訊涵蓋範圍,並陸續促成實證落地,讓台灣量子科技時代盡速來臨。

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