量子電腦被視為未來改變世界的關鍵科技,世界各國均已投入大量資源研發。面對預期將會改寫人類文明的劃時代新科技,中央研究院廖俊智院長於今(2020)年12月7日出席科技部「邁向臺灣量子新世代記者會」時表示,本院將攜手國內學研單位,藉由籌建量子科技研究基地,針對量子科技關鍵領域提升基礎研究量能,並培育高階人才,為臺灣邁向量子時代布局。

基礎研究是無形國力 帶動科技創新

發展量子科技需要物理、數學、材料等基礎科學人才作為研發驅動力,並建構充足的基礎研發設施,最終才能大量開創應用成果。廖俊智院長強調,本院是臺灣基礎科學的研究重鎮,值此重要時刻,有責任聚集、培育和延攬頂尖量子研發團隊,並連結國內學術資源,攜手打造未來量子產業急需的國家級量子科技研究基地。

量子電腦、量子光學、後量子密碼領跑 探索更多可能

本院已從既有基礎出發,推進量子科學研究。例如,在量子電腦領域,利用多年研發經驗,從超導量子電腦晶片製程、量子位元的狀態控制和讀取研究,發展可靠、快速的晶片製程技術;在量測技術方面,也開發了邏輯閘控制技術,以及多位元的耦合控制技術。近期目標是提高量子位元操控與讀取的保真度,並發展出通用量子計算的原型機,進行小分子模擬以及初步的量子運算。

除此之外,本院也投入大型量子電腦所需的3D晶片堆疊技術,並研發在低溫狀態下可運行的Cryo-CMOS晶片, 將部分量測儀器晶片化,有效解決超導或半導體量子電腦大量使用同軸線的問題。3D堆疊技術以及Cryo-CMOS晶片預計將和國家實驗研究院及工業技術研究院合作,藉此將量子電腦產業推廣至臺灣半導體晶片廠,為產業發展注入新契機。

在量子光學領域,本院已設立量子光電專題中心,一方面發揮院內研究人員在量子光電材料和元件物理的研究優勢,另一方面積極延攬國內、外傑出研究人才,研發單光子發射器、單光子接收器,以及量子光電晶片等量子資訊科技所需的關鍵元件。此外,量子資安科技也是臺灣可發揮優勢的領域。本院研究團隊參加美國國家標準與技術局(NIST)舉辦的「後量子密碼學標準化競賽」,已進入最終決選。優勝者研發的加密系統,將於未來量子通訊時代的網路金融與線上交易平台中,作為全球通用標準。

地利之便整合產學研界 有助提升研發速度、深度、廣度

量子科技的基礎研究往往需要在特殊環境條件下進行,例如高精密製程設備,以及低振動、低電磁雜訊的實驗室等,但本院南港院區的空間不符所需。為此,本院已規畫在南部院區籌設量子科技發展基地,該基地位於臺南沙崙智慧綠能科學城,有利於本院與南部各大學進行緊密學術合作。此外,該基地鄰近南部科學園區,園區兩大主力產業即為積體電路和光電產業,專家甚至預估,南科總營業額2022年可望突破兆元,成為全臺規模最大科技園區,可說是我國量子科技研發的最佳環境。

廖院長表示,國家級量子科技研究基地的全新規劃,有助於建立一流研究環境,吸引國內外量子科技人才,形成群聚效應,成為臺灣發展量子科技的核心。此刻,面對國家發展的重要契機,「中研院會全力以赴,積極突破!」

量子競賽已開打 應把握時機布局下個十年

科學界普遍認為,自上一個世紀起,量子科學已經為人類文明發展帶來全面提升。包括電晶體、雷射元件、光電偵測、數位影像,以及近代醫療常使用的磁振造影、正子斷層攝影等技術,皆奠基於量子科學;而現代半導體產業的蓬勃發展,更可歸功於二十世紀量子科學研究的理論與實驗成果。

如今,量子科學二次革命隱然成形,即將主宰未來世界科技的包括量子電腦,以及藉由操控量子狀態而發展出全新量子材料、量子通訊科技。預估量子科技在未來十年內將出現突破性應用,促使資通訊產業與高速運算技術全面洗牌,並且可能在資安、國安、人工智慧、交通自動化等領域帶來革命性的改變。由於臺灣在半導體及通訊產業具備良好基礎和大量專業人才,若能及時把握量子科技起飛契機,將來可望在全球量子科技產業扮演舉足輕重的角色。

中央研究院南部院區實驗大樓興建規劃