圖／光量子乾涉實物圖。中國科學技術大學提供

上個月初，中國團隊在科學期刊上發表了驚人的量子電腦實驗突破，宣稱已足以和矽谷的Google爭奪「量子霸權」。為何中國不惜斥資上億，積極發展量子科技？其實，除了提升國家競爭力，可能還有這個軍事上的理由。台灣又該如何因應？

2019年底，Google發表論文指出已取得了「量子霸權」，當時震撼全球。因為這間軟體業巨頭開發出的量子原型機，可用短短3分20秒完成高難度的運算任務；同樣的任務若改請IBM的超級電腦「巔峰（Summit）」來處理，得花上一萬年。

不過一年後，由中國科學技術大學領軍的量子團隊，在2020年12月3日宣稱實驗成果已可贏過Google。

據此團隊發表在《科學》期刊上的論文指出，他們開發出的量子系統「九章（Jiuzhang）」，可用短短數分鐘，完成全球排名第三的超級電腦，得花20億年才有辦法完成的超難運算任務，更比Google去年底發表的做法快上100億倍。

這項宣稱立刻引發全球科技界熱議：真的嗎？中國已有超越Google的量子研發實力？量子霸權又是什麼？台灣也該加入這場競賽嗎？

運算快100億倍！中國團隊宣稱可贏過Google，成為新量子霸主

首先，量子電腦的應用，已被全球科技界公認是未來關鍵趨勢，主要是它能完成超高速的運算任務，若用在人工智慧、醫療、區塊鏈與軍事通訊等領域，將帶來革命性的突破。然而目前量子技術仍很難操控、造價成本也高昂，要落實在對人類有益的應用上，還有一段長路要走。

換句話說，所謂「量子霸權」，指的是量子電腦在某些任務上，遠勝現有超級電腦的純技術展現。然而，暫時沒有實用價值。

當然，倘若有一天上述的未來性產業，找到用上量子電腦的方式，那麼量子霸權的威力就會展現。自然是很在意未來機會的矽谷業者如Google、IBM、微軟與英特爾；以及渴望在科技上超越歐美的中國，都積極重金投入的領域。

中國量子團隊沒用到矽晶片，打臉台積電董座劉德音預言？

據《連線》（Wired）雜誌報導，中國科學技術大學使用的技術，和Google並不相同：Google團隊使用的是一個擁有54個量子位元的超導晶片；中科大團隊則是由光子探測器、雷射系統與許多鏡片構成的光量子電腦，沒用到任何矽晶片。

換句話說，台積電董事長劉德音曾預言的，由於量子運算需要仰賴超導晶片，所以台積電在量子電腦時代不會缺席，未必實現。


圖／台積電董事長劉德音。池孟諭攝

因為，若中國團隊採用的新方式成為量子運算主流，中國就不需仰賴台積電的超導晶片、以及矽材料專業了。中國此舉是企圖展現技術自主的實力。

建立國家競爭力外，中國積極發展量子科技，或許還有另一個潛在原因，可從當地政府的重金支持看出端倪。中國政府還提供了一顆造價上億美元的衛星，給中科大團隊，是為了讓研究人員可以測試中國對奧地利、也是至今距離最遠的量子加密技術視訊通話。

量子通訊潛力大，將是軍事秘密武器

別小看這個成本昂貴的量子視訊。台灣清華大學前瞻量子科技研究中心教授牟中瑜曾指出，量子通訊的潛力不比量子運算小。因為用量子密碼傳輸資料，除了保密性高，也能察覺外界竊聽行為並示警；若發展出量子雷達，還能讓隱形戰機藏不住，軍事防禦威力強大。

至於台灣，沒有矽谷巨頭公司或大國政府的優渥資源，該如何發展量子科技？科技部在11月初指出，目前每年投入5.8億元新台幣預算在量子科技的發展上，未來希望和產業合作加大投資力道。

而由台大和中研院組成的團隊，近期在量子密碼學、以及矽基量子位元這兩個領域有亮眼突破，也許會從這些方向來尋找台灣的量子機會。

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採訪撰文／林士蕙                                         
錄音轉述／郭美芝