科技的突飛猛進,日復一日地改變人們的體驗,從工作和生活方式,到全球人類的移動方式。量測儀器廠商是德科技(Keysight)日前舉辦KeysightWorld年度技術前瞻線上論壇,探討5G/6G、量子運算、數位分身/人工智慧,以及電動車/自駕車等主要新興技術趨勢,包括介紹最新產業趨勢的開幕演講、探討未來主要挑戰的分組討論,以及展望未來的閉幕演講。其中,量子運算已經成為國家級的科技戰略目標之一。
量子電腦的強大,在於其運算時使用量子不確定性法則(Uncertainty Principle),粒子的位置與動量不可同時被確定,位置的不確定性越小,則動量的不確定性越大,反之亦然。KeysightWorld邀請威爾弗里德勞雷爾大學量子物理學家Shohini Ghose進行演說並表示,現行的運算體系是以二進位法進行運算,不是0就是1,量子運算也用這個概念,每個量子都有可能成為0或1,稱為量子疊加(Superposition),可能是70%的0與30%的1,或者40%的0與60%的1,或者任何其他可能的組合,可能性的範圍擴大,運算的範圍也隨之擴大,從應用角度來看,密碼的編碼便非常適合量子運算,因為可能性變多了,導致破解變得非常困難,安全性也隨之提升。
Ghose說明,應用量子不確定性法則與量子疊加原則之後,如將範圍擴大到兩個或多個粒子,這些粒子會產生互動或結合,並保持不確定性的疊加,粒子間具有強大的關連性,並保持個別的不確定性,稱為量子糾纏(Quantum Entanglement),利用量子糾纏則可以達成像科幻電影中的量子遙傳,不過不是將人分解成量子粒子再傳送,而是瞬間傳輸量子位元,變成一種全新型態的量子網際網路。
量子糾纏也可以應用在運算,打造全新的量子電腦,Ghose指出,其中一種方式是利用超低溫的絕對零度環境進行運算,但是在維持低溫量子電腦的運作環境本身就是一件挑戰,只要有細微的發熱與噪音,就會影響量子運算的效能。而量子電腦的優勢更在執行大型複雜的運算,例如最佳化城市內的車流,或者協助規畫最佳貨運路線,還有超龐大的氣象與金融資料搜尋等,都可以藉由量子電腦的能力來達成。
整體而言,目前人們還不知道量子技術的極限在哪裡?所以還有許多繼續探討技術可能的空間;另外,目前在量子技術的應用上,也還有許多需要改善的瓶頸。然而,可以預期的是量子技術將改變運算的定義,並逐漸演變為一新興科技,進而變成一項社會革命,因為量子技術將在醫療、安全與多個領域都做出貢獻並帶來改變。