2019 著名資訊科技顧問公司高德納 Gartner 公布十大科技趨勢中:量子電腦赫然在列,這項技術被認為可以改變下個世代的科技環境,帶來突破性的變革。
那什麼是 量子電腦,什麼又是 量子運算 呢?今天就跟 skyschool 一起來看看。
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量子電腦的基礎:量子計算
量子運算(quantum computing)其實很早就被科學界廣泛關注,因為在理論上,量子電腦的指數級別的運算速度,比傳統電腦要更迅捷許多。被認為可以解決過往許多無解的問題與演算。
簡單來說,量子物理具有非侷限性,而這樣的特質給予了量子電腦在演算上更大的優勢。
為什麼會這樣說呢?量子電腦與傳統電腦的主要差異在於:
量子電腦可以同時解決和解析不同的問題,不管輸入量的大小,量子電腦都有能力在固定的步驟中就解決問題;而傳統電腦則是需要更多的步驟才能解決相同的問題。
傳統電腦是以位元(bit)的形式來演算,每一個位元只會在兩種可能的狀態之間切換, 我們可以把兩種狀態被標為 0 和 1(關於二進制運算在機器學習及演算法這篇也有提到),但量子電腦是用量子位元(qubit)的形式來演算, 它可以 0、1 的線性組合的疊加態,這賦予量子電腦的運算更大和更無限的可能性。
而這項新世紀的關鍵技術,也引發了全球各大科技巨頭的角逐,IBM、Intel、Google、微軟等都投入大量人力、物力、資金等大動作進行研發,也導致許多國家的關注。
而在台灣,鴻海也將量子科技視為「電子業進入新時代的關鍵」,認為只要掌握好量子的契機,就能為台灣的半導體環境再創新奇蹟。
量子技術的挑戰
A. 運用的環境要求很高
目前量子電腦必須要在絕對零度(零下273攝氏溫度)的條件下,才能正常運轉。
加上量子電腦的穩定性尚待改進,也讓這項技術的發展和推廣受到很大阻礙。
B. 研發需要耗費大量資金
台灣科技部曾經投資 80 億元來打造量子電腦的國家隊,但是這樣的金額連一座量子運算中樞都無法建成。也讓更多科技界的人才思考,在硬體巨大的研發資金需求的阻礙下雪,是不是要轉向量子運算的軟體研究。
但目前來說,因為量子電腦的技術還沒有達到真正成熟的地步,所以距離真正可以使用量子電腦來取代傳統電腦,可能還有很長的路需要走。