量子電腦與傳統電腦的差別
跟一般電腦相比,量子電腦擁有極快的運算速度,傳統電腦用簡單的 0 與 1 位元(bit)來儲存資訊,而量子電腦可以將 0 或 1、0 與 1 相互疊加,處理更多、更複雜的資訊。
可以把傳統電腦想像成單一種樂器,量子電腦就像是眾多樂器組成的交響樂團,能夠一次同時演奏不同的段落,也就是說一台量子電腦,可以在短時間內完成一般電腦需要花上數十年才能解決的問題,因此被稱為「下個世代運算工具」。
技術的挑戰
目前所遇到最大的挑戰是溫度,因為量子位元可能因為噪音等干擾導致數據流失,為了將干擾降到最低,必須將處理器放置在比太空還冷上 250 倍的低溫環境中
量子位元十分脆弱,必須在約零下 273 度的環境運作,而要打造這樣的環境目前技術上相當困難
量子電腦對未來的衝擊與改變
與人工智慧結合
未來網路通訊、無人駕駛汽車都能藉由量子運算系統,因應各種即時狀況,快速地處理資料
新藥研發方面,各種化學成分間的組合交錯,以及可適用於何種疾病,也能藉由量子電腦的高速運算,大幅縮短研發時間
量子晶片的發展,更能讓人工智慧(AI)大步跨入行動化與生活化領域。
量子電腦的威脅
傳統電腦要解開私鑰約需耗費 1,092 億年,但在量子電腦的幫助下,100 量子位元的量子電腦只需要三個小時就能破解,對資安甚至國安都是一大威脅
美國、日本為了因應量子電腦時代,都開始投入新密碼架構的研發
各大科技廠已投入量子電腦研發,朝「量子霸權」目標邁進
IBM、Google、微軟(Microsoft)、Intel 等各家科技大廠都紛紛投入量子電腦大戰
Intel、IBM 都在今年的國際消費電子展 CES 上,展示最新的量子電腦晶片,而微軟更是從 12 年前開始投入量子運算研究,在去年 12 月推出一款 [協助開發者開發量子電腦的軟體的程式語言「Q#」](https://www.bnext.com.tw/article/47393/microsoft-releases-quantum-computing-development-kit-preview) ,微軟量子電腦團隊負責人霍姆達爾(Todd Holmdahl)表示,量子電腦預計五年內進入商業市場,若達成此目標將會是科學的一大進展。
量子電腦的難點
量子電腦組件易受到熱能、電磁輻射等干擾,穩定性仍不足,目前只能在絕對零度(負二七三 ℃)環境運作
量子位元十分脆弱,必須在約零下 273 度的環境運作,而要打造這樣的環境目前技術上相當困難
量子電腦未來的運作方式
就 IBM 說明,目前對於量子電腦商用的考量,應該還是會以租賃使用為主,而不會考慮大量生產讓廠商訂購使用,這樣的運作方式對於企業、政府機構有大量運算需求時,其實也較為方便,畢竟一般情況下並不會長時間透過量子電腦計算超大規模數據內容,同時也無須自行維護電腦系統運作是否正常,由 IBM 統一維護管理,有使用需求時透過網路連接傳輸計算結果即可。
未來量子電腦進入商用化時,預期將會比照微軟 Azure 或亞馬遜旗下 AWS 等雲端服務以計時、計量等方式收費,而 IBM 目前表示已經與石油公司埃克森美孚 (Exxon Mobil),以及歐洲核子研究組織 (CERN)等單位合作。