揭秘:5量子比特就吹得天花乱坠,自负的台湾何以撑起量子未来?

9月,中国台湾电机电子工业同业公会(简称电电公会,TEEMA)出版了量子专题计算期刊,详细汇总了台湾量子科技发展的成果、策略以及未来展望。

在不同主题的文章中,“台湾在2024年初成功研制出第一台「5位超导量子计算机」”被反复提及,台湾强调,“这一突破标志着我们能与量子科技领先的国家和地区平起平坐”。

果真如此吗?事实上,5比特的量子计算机放到几年前都属于比较初级的水平,更何况是在今天,因此“平起平坐”是假,奋力追赶为真。以量子强国中美四五年前的成果为例,2019年,美国谷歌研制出53个量子比特的计算机“悬铃木”,在全球首次实现量子优越性;2020年,潘建伟团队构建76个光子的量子计算原型机“九章”,使中国成为全球第二个实现量子优越性的国家。因此,台湾的量子技术只能说是小有成果。

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图:中研院院长廖俊智与蔡英文参观量子计算机模型展示

来源:中研院


看似自负的背后,也不尽然都是夸夸其谈的吹嘘——比起科研成果,台湾的量子发展战略、商业版图与国际合作似乎更为亮眼。与此同时,不容忽视的一点是,台湾拥有全球领先的半导体产业,这对于量子计算的发展大有裨益。

今天我们就来一探究竟,了解台湾何以撑起量子的未来,以及我们能从中获得哪些启发。

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台湾量子科技发展的「五大里程碑」:
5比特就吹得天花乱坠,国际合作撑起半壁江山

量子科技作为21世纪最先进的技术之一,正在全球掀起一场科技革命。从量子计算到量子通信,再到量子传感,这些技术不仅有望带来巨大的科学突破,还可能深刻影响未来产业布局和国家竞争力。台湾,作为全球高科技制造和半导体行业的领导者,近年来在量子科技领域也取得显著进展。

台湾电电公会提出了台湾量子科技发展的「四大里程碑」,其中有些成果虽与“里程碑”还有一定距离,但也能够在某种程度上反映出台湾量子道路的独特之处。
中研院取得「突破性成就」
台湾中央研究院在量子科技领域的研发实力,尤其是其自主研制的5位超导量子计算机,展示台湾在量子技术上的潜力。2023年,中研院成功开发了台湾第一个5位元量子芯片,随后被整合进了全系统量子计算机,并在云端上供研究合作者进行测试。这项突破,“使台湾成为全球少数能够自主研发量子计算机的地区之一”,台湾电电公会认为,这对于提升台湾在国际量子科技领域的声誉具有重要意义。

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图:中研院自研自制5量子比特超导量子计算机模型

来源:中研院


「量子国家队」的成立与发展
为了进一步推动量子科技的发展,台湾在2022年成立了「量子国家队」,这是一个由台湾多个产学研机构组成的跨部门组织。台湾国科会、经济部、中研院等机构携手合作,聚焦于量子计算机硬件技术、量子通信技术、量子软件开发以及光量子技术等领域。透过整合国内资源并与国际顶尖机构合作,未来几年,量子国家队将持续推动台湾量子科技的商业化应用,并致力于将台湾打造成为全球量子技术的重要参与者。
量子计算机核心技术的开发
量子计算机的核心技术之一是量子芯片的开发。中研院物理研究所陈启东特聘研究员指出,量子芯片的制程极为复杂,超导量子芯片尤其具有特殊的制程条件与要求。这些技术挑战需要极高的制造精度和专业知识,目前仍无法直接应用现行的半导体制程技术。因此,中研院致力于在南部院区建立一个国家级的量子科技研究基地,以加速解决这些关键技术问题。此外,工研院开发出低温控制芯片和模块,这些技术可大幅缩小量子计算机的体积,并降低功耗,为未来的量子计算机实现更高效能提供了支持。

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产业界积极推动商业化
随着量子科技在全球范围内的不断发展,台湾的高科技产业也开始积极参与其中。例如,鸿海集团已经启动了量子计算的研究项目,并计划在2025年实现10位量子计算机的开发目标。鸿海希望通过这些努力推动量子技术在新世代人工智能和自动驾驶技术中的应用。广达计算机和联发科等企业也在积极投入量子技术的研发。广达计算机特别看好量子服务器的市场前景,认为量子技术的成熟将为云计算和物联网设备带来新的商机。联发科则致力于将量子技术应用于5G、 AI和智能物联网等领域,期待在未来的量子技术竞争中占得一席之地。
大规模国际合作的达成

台湾在量子科技领域的发展,离不开与国际顶尖研究机构的合作。国科会、工研院等机构已经开始与 欧洲和美国等多个量子科技研究机构展开合作,如芬兰的IQM和荷兰的QuTech等,这些合作旨在加速台湾量子技术的发展,使其能够在全球量子科技竞争中保持竞争力。

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图:2024年,美国在台协会与电电公会理监事组织了光电量子访问团,主要参访科罗拉多州和蒙大拿州

来源:TEEMA


TEEMA在2024年6月与美国在台协会(AIT)共同合作,率领由理事长李诗钦带队的代表团参加多项量子科技交流活动。此次国际参访行程中,台湾代表团规模庞大,涵盖了半导体、量子光电、新创等多个产业,共计一百余人,显示出台湾对于量子科技领域的高度重视。

参访过程中,TEEMA代表团拜访了科罗拉多州经济发展和国际贸易办公室(OEDIT),并与科罗拉多光电协会(CPIA)及其会员公司进行了深入交流,包括Elevate Quantum、Atom Computing、Quantinuum等量子技术领域企业。

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图:2023台湾量子科技国际研讨会

来源:国科会