清華大學用一顆光子造出全世界最小量子電腦 2024/10/16 12:39:29 經濟日報 記者李珣瑛／新竹即時報導 清華大學物理系、前瞻量子科技研究中心教授褚志崧領導的研究團隊16日宣布，成功研發 出全世界最小的量子電腦—僅僅使用一顆光子，就可以在室溫下進行運算，這也是台灣研 發出的第一套光學量子電腦。未來可以與矽光子技術結合，成為台灣主導電子電腦發展的 契機。鴻海研究院量子計算研究所所長謝明修、台積電余振華院士研究團隊成員吳宇彤博 士也出席關注。 褚志崧團隊今天在記者會現場展示，以在一條環狀光纖內跑動、只有一顆光子的光量子電 腦來完成質因數分解等複雜的數學運算，如15=5x3。這是全世界首次以一顆高維度、也就 是多次元的光子來實現量子演算法。 褚志崧團隊已將這項領先全球的突破發表在上個月的《物理評論》期刊（Physical Review Applied）。 清華大學校長高為元表示，褚志崧團隊今天的發表絕對是量子電腦的一大里程碑。他去年 才參觀過美國最先進的量子電腦實驗室，印象最深刻就是龐大的冷卻系統，將溫度控制在 攝氏零下273度，設備也占去一個大房間；清華團隊今天發表的光量子電腦卻可在室溫下 操作，且設備只有一個盒子大，「真希望未來我們每個人桌上都有一台光量子電腦！」 褚志崧指出，光子（Photon）是傳遞電磁作用的基本粒子，為了讓一顆光子攜帶更多的資 訊，團隊成功研發出可在一個光子的32維空間裡儲存資訊的技術，宛如「多重宇宙」。眾 所周知，1維是一條線；2維以長、寬成一平面；3維則是長、寬、高的立體。而褚志崧打 造出的這顆光子，則有32維空間來儲存資訊，也就是32次元，打破了世界紀錄。 褚志崧比喻，有32維儲存空間的光子，就像是把一台只能載一個人的腳踏車，改造成一台 連結32節列車的火車，就能載運更多的乘客。 褚志崧指出，國外發展的光量子電腦最多可達到數百顆光子，但光子為機率性出現，「這 秒還有，下一秒就消失了，」很難控制讓多顆光子同時出現。因此，褚志崧改變思路，「 何不專注在把所有資訊都壓縮在一顆光子上？」團隊接下來的目標是持續挑戰並提升單一 光子的資訊儲存容量，讓一顆光子能夠容納更多的資訊，實現更複雜的量子運算。 一般電腦用電在電路板上傳輸來進行運算；光量子電腦則是用光來傳輸資料，並透過量子 力學來進行運算。褚志崧解釋，不同於傳統電腦的位元（bit）只能代表0或1，量子電腦 的量子位元（qubit）可以同時處於0和1，這種特性稱為「量子疊加」，使量子電腦在處 理質因數分解、大數據搜尋等複雜運算時，速度可比傳統電腦快數億倍。 量子電腦的發展深受期待，但也面臨兩大挑戰，首先是電子及離子的量子電腦必須在極低 溫下運作，耗能且成本高昂；其次是量子態很容易受到振動或電磁場的干擾，導致資訊遺 失、計算錯誤。但褚志崧研究團隊僅用一顆光子造出的光量子電腦，則克服了這兩大困境 。 褚志崧指出，光子可在室溫下保持穩定的量子態，不需要極低溫環境，耗能少，成本也較 低。此外，光子可以長距離傳輸，不易受干擾，對將量子電腦投入商業化應用具有獨特的 優勢。 清華大學理學院院長牟中瑜指出，褚志崧的研究成果為建構量子電腦找到了一套新的途徑 ——單光子的量子電腦。有別於目前國際間所追求的建構主流，它的優點是可結合同樣採 用光來傳輸的量子通訊，形成量子網路，並且可以在室溫下進行，這是很大的突破，特別 是此技術可以與目前的矽光子技術結合、與古典電腦整合在一起，有很大的潛力讓台灣能 延續在半導體技術的優勢，是台灣主導量子電腦發展的契機。 牟中瑜特別提到，這套光量子電腦是清華大學前瞻量子科技研究中心自主研發的成果，展 現清華在量子科技的創新能力與技術實力。光量子電腦技術未來的應用範圍將十分廣泛， 包括加速新藥研發、優化物流、並可與量子通訊結合以改善資安等；以其大幅超越目前超 級電腦的計算效率，可進一步推進AI等未來產業的發展。 鴻海研究院量子計算研究所所長謝明修也應邀參加發表會，他讚譽清華大學各領域的人才 都有，最適合投入量子電腦的研發。他也認為，台灣應更積極投入並大力投資量子電腦及 量子通訊領域。 台積電余振華院士研究團隊成員吳宇彤說，清華今天發表的光量子電腦真的創造了歷史， 這是前人沒有做過的。他認為，光子是非常好的載體，也可望真正實現量子電腦小型化的 目標。 清華大學也加入了量子國家隊，去年5月宣布成功研發出台灣第一個量子加密通訊網路， 可永久加密而不被破解，大幅提升網路通訊的安全性至國安等級。 https://reurl.cc/0d8A4K -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(pttsite.org.tw), 來自: 175.98.141.254 (臺灣) ※ 文章網址: https://pttsite.org.tw/Tech_Job/M.1729122801.A.3C1

推 poisonB : 這要買哪隻股票 求推 10/17 08:11

→ blue1204 : 不是都寫了矽光子 就CPO阿 10/17 08:49

→ auther : 另外類似的還有使用 AI 取代 傳統 PID 控制器 10/17 08:51

→ auther : 回錯XD 10/17 08:51

→ Acheqitate : 多虧數位發展部的大力扶持 10/17 09:01

推 Toth: 交男友跟包養有什麼差別 10/17 09:01

推 odddriver : 國科會的贊助跟數發部有什麼關係？ 10/17 09:12

推 dowbane : 跟我車庫的實驗結果差不多 10/17 09:15

→ BroDians : 矽光子相關的個股一大票 10/17 09:16

推 Bugquan : 說了這麼多優點，那麼缺點勒？畢竟說國外沒人做， 10/17 09:21

→ Bugquan : 那為啥不做 10/17 09:21

推 Asterix: 包養網到底在紅什麼? 10/17 09:21

→ jayemshow : 目前矽光子龍頭是哪間呀? 10/17 09:33

推 psychic : 1聽起來很猛阿 10/17 09:38

推 MasonT : 這位褚教授, 好像是已故交大電物褚德三教授的公子 10/17 11:55

推 youzi1114 : 樓上沒錯，30-40附近的人應該多少看過褚德三的物理 10/17 12:42

→ youzi1114 : 課本 10/17 12:42

推 AdamShi: 有人被包養嗎 10/17 12:42

→ yunf : 也不是平白無故只靠自己努力就有突破 10/17 12:57

推 abeliangroup: RSA要瓦解了嗎 10/17 13:44

→ dvnorlag : 台灣難波萬 10/17 13:47

→ yunf : 資安原本就是騙人的把戲 10/17 14:09

推 suzer : scalability 的問題ㄧ樣無解 10/17 14:20

推 lezabo: 求包養...管飽就好XD 10/17 14:20

→ yunf : #1cn-IPfi (Tech_Job) 講完隔天矽光子就開始噴 10/17 14:36

→ yunf : 8/23 10/17 14:36

→ houseguy : 常溫猛了 10/17 17:06

推 alvinlin : 好像很厲害。只是看不懂。那可以量產嗎 10/17 19:34

推 CanvasChen : 研發出三體科技了嗎? 10/17 20:12

推 silberger: 阿姨!我不想努力了(求包養) 10/17 20:12

推 NciscalA : 8 月的 preprint https://arxiv.org/abs/2408.0813 10/17 20:40

→ NciscalA : 8 10/17 20:40

推 aarzbrv : 樓上提供的未定稿論文，好像算cond-mat.dis-nn領域 10/18 01:44

推 aarzbrv : 而非quant-ph領域，請恕小的愚昧，不容易看得出該篇 10/18 01:47

推 aarzbrv : 未定稿論文所討論氧化物的熱傳導率，與光量子電腦的 10/18 01:51

推 xayile: 有沒有富二代要包養我 10/18 01:51

推 aarzbrv : 直接關聯…… 10/18 01:55

推 aarzbrv : https://ar5iv.org/abs/2408.08138 對不起NciscalA 10/18 02:02

推 aarzbrv : 原來您提供的網址橫跨兩列，接起來就看到了…… 10/18 02:03

→ Nghieu : 期待商業化 10/19 12:10

推 woulin : 再10年，可破解現行非對稱式加密系統的量子電腦會出 10/19 15:27

推 cazo: 身邊有朋友被包養嗎 10/19 15:27

→ woulin : 現 10/19 15:27

→ woulin : 現在的量子電腦 qubit太少，還破不了 10/19 15:28

→ woulin : RSA必然瓦解，加密算法要遷移到PQC相關的算法 10/19 15:30

噓 whizz : 幾個光子不重要 重點是幾個Qbits 10/20 17:17