2022.03.03 05:58 臺北時間

【量子電腦撼全球】台積電、聯發科、鴻海、廣達都不放過! 3分鐘讀懂量子電腦

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被喻為「下個世代運算工具」的量子電腦,能計算傳統電腦上百年來都無法解決的超複雜問題。(示意圖,翻攝自IBM官網)
被喻為「下個世代運算工具」的量子電腦,能計算傳統電腦上百年來都無法解決的超複雜問題。(示意圖,翻攝自IBM官網)
每每聽見總讓人覺得莫測高深、難以理解的「量子電腦」,究竟是何方神聖?不僅躍升為中美科技角力戰的一大關鍵,更讓全球科技熱錢湧入,IBM、Google等巨擘爭當霸主,甚至連鴻海、廣達、台積電、聯發科都不放過,紛紛開始投入鑽研。本刊深入淺出地拆解量子電腦,3分鐘讓你一次讀懂。
一場疫情顛覆全人類的生活,唯一的「救命稻草」非疫苗莫屬,莫德納(Moderna)和輝瑞(Pfizer)以8個月的「超神速」完成臨床試驗,讓COVID-19在肆虐全球近1年後,人類終於擁有抵抗能力,但全球仍有超過4億人染疫、近600萬人死亡,造成難以挽回的傷害。
但你是否想過,倘若人類能在按下Enter鍵後,就讓電腦開始透過AI模擬數以萬計的藥物分子結構,然後短短3天後,就能得到結果,成功迅速地研發出疫苗,結局或將全然不同。但這並非癡人說夢,而且在未來10年內極有可能實現。靠的正是中美科技角力戰的一大關鍵,也是IBM、Google等巨擘爭當霸主,甚至連鴻海、廣達、台積電、聯發科都不放過的「下個世代運算工具」——量子電腦(Quantum computer)。
但是,每每聽見總讓人覺得莫測高深、難以理解的量子電腦,究竟是什麼?
「量子電腦是HPC(高效能電腦)的進階版,可以運算的數據範圍大到你無法想像,它要從運算力的根本來改變這個世界。」鴻海研究院量子所所長謝明修以篤定的語氣向本刊說道。
簡單來說,量子電腦和目前常用的傳統電腦一樣,都是一種算力(電腦運算能力),但計算原理卻截然不同。傳統電腦是以「基本位元(bit)」來計算,不是0就是1,計算問題時,就像是一種單一樂器在演奏;而量子電腦卻是由「量子位元(qubit)」組成,不僅可以0和1同時進行,還能無限疊加,就像交響樂團,一次可以演奏多種樂器、處理不同的狀況。
如此一來,在計算資訊量極其龐大的情況下,量子電腦不僅能大幅縮短計算時間,甚至能算出過去傳統電腦花幾十、幾百年都算不出來的東西。當量子位元數量愈高,電腦的算力就會以指數級別向上飆升。「傳統電腦需花上萬年才能計算的線性代數難題,未來量子電腦只要幾分鐘便可解決。」投入研究多年的台大IBM量子電腦中心主任張慶瑞表示。
但受限於現有硬體發展還未成熟,量子電腦目前面臨最大的問題,就是計算結果不如傳統超級電腦準確,無法給出非常精準的答案,因此較適合應用在N種方案中,找出「最佳解答」的運算模式,包括金融分析、材料製藥、機器學習與交通控管等,都是較先被應用到的領域。
然而,每一種橫空出世的新興科技,猶如一把雙面刃,擁有多大的力量,也就具有同等的殺傷力。當元宇宙已成未來,區塊鏈和加密貨幣將是其底層技術和數位資產,如今看起來似乎堅不可摧、難以破解,但未來10年後,一旦量子電腦量產後,很可能打破這一切平靜,成為危險係數極高的「超級駭客」。
令人驚訝的是,這一切最快在明年就可能發生!現有金融體系,也包含部分比特幣在內,大多數採用1,024位元加密,IBM大中華區金融行業首席架構師陳宇翔陳宇翔向本刊透露,IBM將在2023年推出1,121量子位元的電腦「Condor(禿鷹)」,極有機會對比特幣進行暴力破解。
「大家現在認為只要密鑰夠長,就足夠安全,因為要破解花的時間太長,但量子電腦敲響警鐘。」陳宇翔直言不諱地說。
面對量子電腦風潮,台灣舉足輕重的重量級科技公司,也都繃緊神經,不敢稍有閃失。早在2019年的一場半導體論壇上,台積電董事長劉德音就鄭重宣示,台積電絕不會在量子電腦中缺席;聯發科董事長蔡明介近期也多次在公開場合提及量子電腦,「董事長非常非常關注,逼大家讀很多書」,一位聯發科員工透露,公司內部主責技術的團隊,已開始鑽研量子電腦。此外,伺服器代工龍頭廣達董事長林百里更直言,3年前廣達就已投入布局。
最令人矚目的,莫過於鴻海在去年1月,風風火火成立的「鴻海研究院量子計算研究所」,並在同年12月成立「離子阱量子電腦實驗室」,計畫在5年內推出5到10位元開源、可編程的離子阱量子電腦。
謝明修透露鴻海量子計算研究所的布局規劃,從硬體、軟體到應用,打造出一條龍的生態系,特別在應用面,已開始積極和產業界、學界合作,他還向本刊獨家透露,「劉董事長(劉揚偉)十分看中此事,並在內部提出,可組建一個台灣量子電腦產業聯盟,希望在2022年底成立。」
更新時間|2023.09.12 20:41 臺北時間
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