2020-09-26

踢傳媒

《踢傳媒》是公眾新聞平台,也跨媒體領域串聯各界資源,我們解讀新聞、傳遞進步觀念。

產業追蹤/量子運算掀熱潮 拚十年內商品化

1 min read


由於科技的進步,各種資料量的成長呈現急速攀升,但隨著半導體產業走入摩爾定律末期,電晶體與導線尺寸已趨近極限,傳統電腦受限於運算模式,僅靠增加運算元件的方式來提高資料處理速度及資訊量的方式,將導致耗能及成本的增加,但量子運算技術卻因為具備可同時大量的平行運算的特性,可大幅增加處理速度及容量,理論上具備50個量子位元(qubit)的量子電腦,就已經超越當今超級電腦的計算能力,也因此被視為解決後摩爾時代困境的良藥。

量子運算能夠具備快速運算及大容量的優勢,主因在於量子疊加(superposition)以及量子糾纏(entanglement)特性。傳統運算是以位元(bit)的形式處理資料,透過0與1兩種狀態的切換來描繪數學邏輯,但量子運算是透過量子位元來處理資料,量子可隨時在0與1之間轉換而產生不同的比例組合,例如2個位元僅能儲存(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)其中一個組合,但2個量子位元即可同時儲存(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)的組合,而n個位元僅能儲存一種的組合,但量子位元則卻可以儲存2n種組合,而在運算上,n個量子位元可能同時對2n數據進行運算,但傳統的運算上則需執行2n次,或採用2n個處理器來進行。




量子糾纏則是指同一事件所產生的兩個量子,彼此之間是互有關聯,以電子作為量子為例,當其中一粒電子或得能量後被偵測出自旋向上,則另一粒電子必定為自旋向下,而這種特性則可讓數據保持同步,解決需透過編寫大量的代碼來維護數據的同步和互斥問題。

此外,量子還具備不可複製的特性,此種特性會讓量子在傳輸過程中,一旦被竊取,資訊量就會因而減少造成傳遞的失真,若改為觀測,則又會因而對量子訊息產生干擾而被發現,而這項特性也成為現今量子資訊學的基礎,這也解決傳統上使用難解的數學難題進行加密會被量子電腦輕易破解的問題。因為量子技術的特性,隨著技術成熟達到商業化 後,將會為需要巨量資料處理的創新材料製造、化學製藥、AI、網路安全和金融科技等領域帶來顛覆性影響。

量子技術發展自1900年第一次量子革命帶來對於量子的理解與預測後,隨著對微觀世界在觀察及控制技術的進步,相關理論及應用日趨成熟,如今量子技術進入第二次量子革命,開始著手嘗試使用工業設計開發量子系統,並用於系統工程、材料研究、醫療、通訊、半導體和光子學等應用。

Inetl推估,2015至2025年量子技術將進入商業化的「系統期」,相關技術從理論進入實踐並趨向完備,而Google在2019年於NASA艾姆斯研究中心網站發表的「量子霸權」指出,量子技術十年內可實現商品化。

廠商投入方面,由Yole Développement在2020年公布的量子技術報告顯示,目前量子領域應用以量子計算及其軟體的投入最多,全球185家主要投入廠商中,有26%投入,包含Intel、IBM、微軟、Google、D-wave等,這些大廠已打造出量子電腦的雛形,包括Intel的Tangle Lake、Google的54 qubit的Sycamore。

量子計算軟體應用有25%的公司投入,包括softwareQ、1QBit、Zapata computing等。

量子通訊投入廠商占整體19%,包含IDQ、問天量子等。投入量子感應器的廠商有Thales、Bosch、Muquans等。

目前量子市場被預估將於2026至2027年快速發展,技術應用市場包括量子計算、量子密碼和感測技術的整體市場價值,將從2020年5.3億美元成長到2030年的32.6億美元,年複合成長率19.9%。其中量子計算及軟體領域市場將有最高的成長率,預計從2020年的0.3億美元上升到2030年的19.2億美元,年複合成長率50.2%,主要價值在於量子退火技術。

此外,新興技術如量子即服務(QaaS)及量子電腦的普及,也將加速量子計算市場產值升高,在與通訊相關的量子密碼市場,預估2020到2030會因新通訊技術如5G出現與普及,加速市場擴大,產值將從0.8億美元上升到2030年7.9億美元,年複合成長率25.1%,而感測技術市場相較於前兩個領域,市場成長則相對較低,相關產值估從2020年4.1億成長到2030年5.5億美元。(作者是國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心研究員)

Google量子電腦

名稱:Sycamore(梧桐樹)

里程碑:僅花2 0 0秒就可完成全球最強超級電腦所需耗時1萬年的複雜運算任務

影響:證明量子科技指日可待

Copyright © All rights reserved. | Newsphere by AF themes.