國建聯誼會上週六(6月14日)在僑教中心，舉辦該會第一次的科普演講座談會，由年輕帥氣的馬里蘭大學物理系博士後研究員葉人豪博士主講「淺談量子電腦」，他用且深入淺出的方式，將量子電腦介紹給爆滿的觀眾。由於這是全世界科技最先進的科技，也是非常艱深難懂的課題，全程參與的僑教中心陳世池主任打趣說：「他說的話我都聽得懂，但是內容還是不太懂。」

演講一開始，葉博士就強調當天演講的方式，會用最通俗的語言，盡量讓連高中生都聽得懂。他希望任何的觀眾有問題可以馬上舉手發問，然而很快地就發現，舉手發問的來賓，不只問題深奧，而且不時還會提供獨到的見解，許多都是深藏不露的科技高手、或者是物理數學電子方面專家。

量子力學理論的創立，是緣於20世紀初，科學們發現舊有的古典物理力學無法解釋微觀小粒子而產生，但是一直到了80年代，才由諾貝爾物理學獎得主理察‧費曼（Richard Feynman）提出量子電腦的概念。1994年，美國數學家彼得秀爾Peter Shor提出應用在量子電腦的「秀爾演算法（Shor's algorithm）」，並證明量子電腦能做出對數演算，而且速度遠勝傳統電腦，對於現在通行於銀行及網路等處的RSA加密演算法可以破解而構成威脅。1996年Lov Grover提出的Grover的演算法可以應用在「資料庫搜索」，才使得量子電腦的概念開始爆紅。然而多年以來量子電腦，仍然被視為遙不可及的夢想，直到近年IBM、Google、微軟（Microsoft）、Intel 等科技巨頭，紛紛投入量子電腦領域後，才讓量子電腦慢慢從實驗室走向一般商用領域的跡象。

葉博士首先從「量子演算」基本原理談起。量子電腦最基本的演算單元是量子位元（qubit），為了使量子位元能夠被運用，單一量子必須同時處於量子疊加（quantum superposition）和量子糾纏狀態（quantum entanglement）兩種量子狀態，而且量子之間必需形成聯結，使得兩個量子即使不處於同一個空間，可以互相影響，這種狀態的量子才能做為演算的基本單元。而量子可以是電子、離子或光子，只要能夠達到疊加和糾纏狀態就可以做為量子位元。量子位元狀態可透過微波、磁脈衝或雷射的讀寫用於演算。目前有十多種可能的量子演算方式，而主流的有號稱「四大門派」的離子阱、超導迴路、矽自旋量子、和拓樸量子等四種。

葉人豪研究的是超導迴路量子電腦，他說：「由於要面對困難重重的挑戰，每天都愈想愈吃不下飯，也睡不著覺！」首先最基本的挑戰是要如何擴充量子位元，這是實際應用的先決條件。另一個主要的技術關鍵，就是由於量子狀態容易受到振動或電磁場，甚至熱的干擾，所以現在的量子電腦需要在接近絕對零度的超低溫度操作，以維持在穩定的量子狀態時間夠長，運算能力不被大量浪費在更正「量子垃圾」上，才能正確完成運算。除此之外，為了使量子電腦真正發揮效能，要同步開發量子軟體。量子運算程式的複雜度和難度源於量子電腦的本質，程式設計時必需將物理原理和位元限制納入。而且由於現在的量子電腦硬體設計尚未統一，軟體需要一定程度的客製化。量子電腦軟體設計人員需具備深厚的物理、數學和軟體工程知識，跨領域、對各領域有深度知識的人才培育將會是軟體研發的關鍵，以群策群力結合資源加速早期軟體開發速度。

全世界最早實際被投入應用的量子電腦，是2016年5月由IBM研發的5個量子位元電腦，IBM並在該年底開始提供20位元的商業化雲端量子運算服務。而當時認為50個量子位元是一個深具意義的里程碑，代表著超越現有任何超級電腦可以達到的運算能力，象徵「量子霸權」（quantum supremacy）時代的來臨，目前IBM已超過這個目標，建造出 50量子位元的原型機，Google 的團隊也緊追在後，麻省理工學院、哈佛、加州理工學院的合作團隊和馬里蘭大學的量子運算中心，也分別用不同的技術達到50個量子位元的運算系統。然而傳統超級電腦也在進步，其實兩年後的今天卽使100位元量子電腦，也未必能超越最新傳統超級電腦，所以真正的「量子霸權」（quantum supremacy）時代尚未來臨。

量子電腦也有其局限性，未來普及之後，量子電腦和人工智慧(AI)的結合，可能會較早開始實際應用在交通、醫藥和金融市場。另外專家也認為，量子運算最強且最立即的應用是在新藥和新化學材料研發，可以大量減少研發時間和成本，熟悉並且了解如何利用量子運算的廠商，將會在新藥開發占有先機。

由於量子電腦很可能是未來最有殺傷力的科技之一，早已吸引全球如大陸、日本、歐盟、及全世界許多國家紛紛加入國際量子競賽，中華民國政府也在今年四月宣布投入一些研究經費，也在場的協調會科技組組長曾東澤也表示：「我們不會缺席，這是小國大戰略的一環。」其實台大、清大和交大等學校也都早已經開始投入這方面的研究。

華府新聞日報 - 九里安西王報導