據台灣媒體報導,台灣國立清華大學物理系、前瞻性量子科技研究中心教授褚志崧領導的團隊,宣佈研發出一台僅使用1顆光子的“光量子電腦”,是全球最小的量子電腦。這項研究成果已發佈在9月的《應用物理審查》期刊(Physical Review Applied)。
國立清華大學校長高為元表示,他去年才參觀過美國最先進的量子電腦實驗室,印象最深刻的是龐大的冷卻系統,將溫度控制在零下273度,裝置也佔據了一個大房間。國立清華大學最新發布的光量子電腦可在室溫下操作,且裝置只有一個盒子大,非常不容易。 “真希望未來我們每個人桌上都有一台光量子電腦!”
褚志崧指出,對一台電腦而言,最基本的單元是晶體管,傳統電腦會有上億個晶體管,團隊研發的量子電腦只使用一個晶體管,才會稱這是全世界最小的量子電腦。
褚志崧解釋,一般電腦是透過電在電路板上傳輸來進行計算,光量子電腦則是用光傳輸資訊,並透過量子力學進行計算。不同於傳統電腦的位元(bit)只能代表0或1,量子電腦的量子位元(qubit)可以同時處於0和1,這種特性稱為“量子疊加”,使量子電腦在處理質因數分解、巨量資料搜尋等複雜計算時,速度可比傳統電腦快數億倍。
「國外發展的光量子電腦最多可達到數百顆光子。但光子是機率性出現,很難控制讓多顆光子同時出現。」褚志崧因此改變思路,「何不專注把所有資訊都壓縮在1顆光子上?
為了讓1顆光子攜帶更多的資訊,國立清華大學研究團隊成功研發出可在1顆光子的32維空間裡儲存資訊的技術,宛如“多重宇宙”,打破了世界紀錄。據悉,團隊將持續研究在1顆光子上搭載更多的資訊。
褚志崧強調,光子可在室溫下保持穩定的量子態,不需要極低溫度環境,耗能少,成本也較低。此外,光子可以長距離傳輸,不易受干擾,對將量子電腦投入商業化應用具有獨特優勢。
國立清華大學理學院長牟中瑜說,褚志崧的研究成果有別於目前國際間所追求的量子電腦主流架構,並且可以在室溫下進行,這是很大的突破,特別是該技術可與目前的矽光子技術結合、與古典電腦整合在一起,有很大的潛力讓台灣延續半導體技術優勢,是台灣主導量子電腦發展的契機。 (量子大觀)