美日聯手研發量子電腦 日本實現重大突破

量子電腦（Quantum computer）挾著其強大運算速度和能力的潛能，使得全球科學界和產業界相繼投入。其中，日本研究團隊最新實現量子電腦「雙量子位門」高速化，被指是「超越迄今界限的劃時代成果」。

此外，美國和日本將共同研究量產量子電腦使用的新一代半導體，攜手推動量子電腦領域的實際應用發展。

超高速雙量子位門 日本研發突破

8月9日，日本岡崎分子科學研究所（Institute for Molecular Science）的團隊在科學雜誌《自然‧光子學》（Nature Photonics）上發表研究成果稱，已大幅提升了作為性能遠高於目前電腦的「量子電腦」核心的算術元素「雙量子位門」速度。

傳統電腦的最小單位為位元（bit），透過「0」與「1」的二進位方式進行資料排列、運算，量子位元（又稱為Q位元、qubit ），量子電腦雖然也是使用0跟1，但不同的是，量子電腦的0與1可以同時計算，還能無限疊加。

據日本共同通訊社報導，若使用兩個量子位元相連的雙量子位門，可實現急劇高速化，但難題是易受外部環境的噪聲影響。該團隊將冷凍到接近絕對零度的銣原子逐一排列，並僅用千億分之一秒照射雷射的方法，達到了足以無視噪聲影響的高速化。

該研究所教授大森賢治（Kenji Ohmori）表示，此次實現了雙量子位門中的全球最高速，比Google公司此前的世界紀錄快了一倍以上，為6.5奈秒（奈秒是十億分之一秒）。

若使用此次的方法，未來有望縮短至一奈秒。大森賢治強調，「這是超越迄今界限的劃時代成果」，「願帶動更接近成品的通用量子電腦的開發」。

美日將成立半導體研究中心

7月29日，美國、日本在華盛頓首次召開「美日經濟政策磋商委員會會議」（EPCC，又稱經濟版2+2），雙方宣布，將建立新的研發機構，研究新一代半導體。

據路透社報導，日本經濟產業大臣萩生田光一表示，「日本將迅速採取行動」進行下一代半導體研究，並表示美日將成立一個國際聯合研究中心（international joint research hub），以建立重要組件的安全來源，並且將對其他「志同道合」的國家開放。

日美兩國政府將以量產量子電腦等使用的新一代半導體為目標，開始進行共同研究。這一研發中心將研究2奈米半導體，並且包括一條原型生產線，並在2025年之前開始生產半導體。

今年5月，萩生田光一和美國商務部長雷蒙多（Gina Raimondo）提出了半導體相關合作方針，並根據之後的美日首腦會談達成協議敲定具體方案。

美日攜手 IBM量子電腦東京啟動

2021年7月27日，IBM公司日本分支機構表示，IBM已推出日本第一臺用於商業應用的量子電腦，這是美日政府攜手推動將量子計算技術推向實際應用，致力於在這個領域抗衡中共。

據《日經亞洲評論》報導，「IBM Quantum System One」量子電腦在東京附近的川崎企業初創中心（Kawasaki Business Incubation Center）啟動並運行。

這臺量子電腦器將由量子創新倡議聯盟（Quantum Innovation Initiative Consortium）使用，該聯盟成員包括慶應義塾大學（Keio University）和豐田汽車。

量子電腦在執行某些大規模計算時，速度比最好的傳統電腦快得多，能在密碼破解、大數據優化、天氣預報、藥物分析等領域具有優勢。

日本預計2030年達到一千萬用戶

日本《讀賣新聞》今年4月7日報導，日本岸田內閣有關量子技術的新國家戰略草案4月6日公布。該戰略是岸田內閣「新資本主義」招牌政策中的發展戰略核心。該戰略提出將在2022年內建成第一臺「國產量子電腦」，並在日本東北大學等國內4個地方建立量子技術研究和支持基地，還提出了到2030年量子技術使用者達到一千萬人的目標。

該新國家戰略暫定名為「量子未來社會展望」，它明確指出量子技術「將來會成為國家之間爭奪霸權的核心關鍵技術」，強調其在經濟安全保障上的重要性，並呼籲「本國要擁有先進的量子技術，需要培養和確保人才的穩定和可持續」。

具體來說，除了在東北大學建設負責培養產業人才的基地外，還將在沖繩科學技術大學院大學、產業技術綜合研究所、量子科學技術研究開發機構設置基地以從事相關研究和給予支持。此外，還要利用政府基金，謀求創造新產業和培育新興企業。

量子電腦示意圖。（123RF）

量子技術是利用極其微小世界的物理法則（量子力學），進行通訊、計算、測量等的技術。它有望應用於計算能力遠超現有超級計算機的量子計算機上，以及不用擔心被竊聽的加密通訊中。

各國競相 研發量子技術

• 2018年，日本將「量子躍遷計畫」納入國家政策，希望在該領域競爭中占一席之地。

• 歐盟也於2018年4月在維也納召開了一個有關量子協定的會議，希望能在AI、網路安全和量子技術上趕上未來。

• 2018年美國參眾兩院正式通過一項發展量子研究的《量子基本法案》。去（2021）年美國IBM公司發表127位元的Eagle量子電腦，並預計推出更高階量子位元的電腦「Condor」。

• 去（2021）年，英國政府宣布了大力發展「英國國家量子技術計畫」，目標是到2040年確保英國能夠占全球量子計算市場50%的比率。

• 今（2022）年3月16日，我國行政院與中研院、經濟部與科技部在跨部會聯合記者會上，共同宣布，成立「量子國家隊」。量子國家隊由17個研究團隊組成，其中包含72位跨領域與學研法人單位的專家學者，以及24家公司。

• 今（2022）年3月22日，以色列宣布做出該國的第一臺量子電腦。◇