【產業趨勢】全球量子電腦爭霸賽開打中研院鴻海兵分二路搶進
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柯忠廷指出,中研院的量子晶片約莫十釐米,不到一個指甲大小,重點是這顆晶片全用超導體系統打造而成,以金屬為主材料,是一個與半導體完全不同的全新製程設計。因為是超導體,所以需在絕對低溫(接近零下273度C)以下才能運作。「超導量子電腦就像是在冰箱裡運算,量子晶片內的位元數是冰箱食材,冰越多東西就需要搭配因應的冰箱系統設計。」柯忠廷強調。
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事實上,這種低溫設計方式,也反映到量子晶片的設計挑戰上。柯忠廷表示,「量子晶片的運作對環境非常的敏感,表面一些殘留的髒汙、電磁波訊號、磁場干擾,甚至是地磁影響,都會影響到晶片在低溫操作的問題,故須確保晶片本身的乾淨度,在製程上進行優化,才能更好地表現出應有的能力。」
針對超導量子電腦運作,陳啟東補充說道,不僅須搭配冷卻系統,最外層還要包裹著像是鋼鐵人般的金屬罩,由特殊金屬作為材料製造而成,用以隔絕磁場干擾。
回顧全球量子電腦發展,由IBM搶先領跑,在2019年搶先推出全球第一台商用量子電腦IBM Q System One;同年,Google也推出量子電腦Sycamore急起直追,並且在今年宣布將耗資500億美元,發起為期3年的XPRIZE量子應用全球競賽,找尋量子電腦未來發展與應用機會。
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科技大咖紛紛卡位,希望早日讓量子電腦商用化,而已成AI產業領頭羊的NVIDIA,也不敢輕忽此一戰場,日前推出量子運算平台CUDA-Q,並攜手日商Fujitsu(富士通)在日本產業技術綜合研究所(AIST)量子人工智慧技術全球商業研究開發中心(G-QuAT),建造ABCI超級運算中心ABCI-Q,預計於明年初上線,希望能夠讓AI跨越新的一步。
原來,AI與量子電腦已經相互成為幫手。因為隨著量子位元數增加,傳統以手動程式編寫已無法因應需求,必須靠AI來協助編寫。同樣,以現有電腦來進行AI運算也會走到極限;屆時,就要靠量子電腦幫忙。「就如同父母親養小孩,小孩長大後奉養父母的概念一樣。」陳啟東生動地譬喻。
至於台灣在全球量子電腦的地位,陳啟東不諱言,「目前身處中段或中下段,前有對手後有追兵,如果再不加緊向前跑就來不及了!」而這次中研院推出的量子電腦僅有5位元,與科技大咖比較起來雖不是最好,但陳啟東認為,這已可作為供應鏈測試的基礎,不少國內的軟體、模擬器、量測儀器設備等業者都前來測試,可望為資通訊、晶片與半導體業帶來新商機。
「未來量子電腦會銜接到高速運算電腦(HPC)一些原本做伺服器的代工廠,例如電子五哥,都有機會搶進量子電腦市場,而中研院正與這些業者討論可行性發展。」陳啟東透露。
「像是鴻海就非常積極!」陳啟東提出他的觀察,量子電腦目前還處於起步階段,台灣目前兵分二路,一為中研院的超導量子電腦,二則是鴻海主推的離子阱量子電腦。
除了電子五哥有機會卡位,其實台灣在全球半導體地位舉足輕重,是否能對發展量子電腦與晶片有所助益呢?柯忠廷認為,雖然採用超導體技術的量子晶片與目前半導體關聯性不高,但仍可借鏡半導體製程中,對良率與潔淨度把關的祕方。事實上,在後段封測上,兩者略有相似之處,像是麻省理工學院(MIT)、日本理化學研究所都已開始思考,超導量子晶片是否可用3D封裝來讓晶片訊號延遲更短,並且提升單一晶片的量子位元密度。而毫無疑問,3D封裝技術絕對是台灣半導體強項。
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一位量子電腦領域專家也表示,此次中研院推出量子電腦只是開始,台灣目前和Google、IBM、Intel等的實力差距非常大,需要產官學一起努力,縮小差距。未來,量子電腦若成功,將有機會解決傳統及超級電腦無法解決的問題,可望為生技醫療、自駕車、金融投資、人工智慧等需要計算龐大資訊量的行業的發展,帶來革命性改變。
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