量子電腦次系統關鍵零組件開發技術及量子通訊進展與跨縣市量子加密通訊之實現

新網記者歸鴻亭台北特稿
2024/3/6 下午 03:02:08 / 電腦實境

　國科會今(6)日發表量子國家隊最新成果，工研院團隊運用微波IC設計與台積電28奈米製程，打造出控制量子位元的低溫控制晶片模組，將需占滿1個房間的量子電腦，進一步縮減體積達40%，且功率消耗低於國際大廠逾5成，創國內首例。

國科會主委吳政忠表示，國科會提前布局前瞻科技，將量子科技列為國科會8大前瞻科研平臺之一。(歸鴻亭攝影)

　為提升我國量子科技實力，國科會自2021年起攜手中研院及經濟部，整合產官學研等成立量子國家隊，致力於研發相關技術項目，國科會今(6)日召開記者會，發表量子國家隊在量子電腦相關技術及量子通訊令人振奮的進展：於技術方面，研究團隊開發出控制量子位元之低溫控制晶片與模組，其功耗50%低於國際大廠；於量子通訊方面，在臺灣首次使用現有商用光纖，達成跨縣市量子加密通訊，且密鑰位元傳輸率為20 kbit/min，與國際技術相當。

中研院院長廖俊智指出，作為量子國家隊的一員，中研院主要聚焦於通用電腦硬體技術與應用開發。(歸鴻亭攝影)

　國科會主委吳政忠表示，國科會提前布局前瞻科技，將量子科技列為國科會8大前瞻科研平臺之一，以小搏大，並槓桿有限的資源，打造出從上、中到下游完整的研發模式，期能開發出量子科技軟硬體產業的關鍵核心技術，並進而將其橋接至產業端，為臺灣量子科技的研發、應用及製造創造競爭價值。而團隊開發的次系統關鍵硬體與跨縣市量子通訊，其技術已能與產業界接，後續實用化可期，也期勉團隊繼續努力，讓臺灣在量子科技領域取得關鍵技術的領先地位。

計畫主持人工研院電子與光電系統所組長許世玄說明量子電腦發展歷史。(歸鴻亭攝影)

　中研院院長廖俊智指出，作為量子國家隊的一員，中研院主要聚焦於通用電腦硬體技術與應用開發。今(2024)年1月發表臺灣自研自製五位元超導量子位元晶片，並已提供學研單位研究測試，包括以量子位元做為極低溫CMOS以及參數放大器的開發平台，未來希望持續攜手工研院及其他產學研單位，共同開發出更多量子電腦關鍵技術。

領導清華大學量子通訊團隊教授褚志崧說明與中華電合作順利將現有的量子通訊技術，延伸成跨縣市的長距離量子通訊技術。(歸鴻亭攝影)

　在經濟部補助下，工研院在量子國家隊中負責研發量子電腦次系統關鍵硬體，計畫主持人工研院電子與光電系統所組長許世玄說明，目前現行的量子電腦礙於其量子位元數仍不足，然而在擴充量子位元時，會伴隨著控制用儀器及冷卻系統的體積隨之增大，及面臨大幅增加耗電量的窘境，因此將量子電腦微縮化是未來發展的趨勢。此次團隊運用微波IC設計及半導體晶片製程所完成的低溫(4K)控制晶片與模組，在此模組微縮的情況下，將可大量縮短量子電腦訊號傳輸路徑，並降低雜訊干擾，且已成功與中研院的量子位元對接驗證。此模組功率消耗可低於國際大廠50%以上，對多量子位元的超導量子電腦發展更具優勢。後續將開發可控制多顆量子位元的超低溫控制晶片與模組，以因應於未來之超大型量子電腦。目前相關成果已有材料及系統公司進行相關合作與洽詢，未來國內相關產業鏈也將逐步成型。

國科會發表量子國家隊最新成果大合照。(歸鴻亭攝影)

　領導清華大學量子通訊團隊教授褚志崧表示，繼去(2023)年團隊成功有效連結多個用戶端點，達成量子加密通訊星狀網絡後，團隊與中華電信和其所屬研究院合作，順利將現有的量子通訊技術，延伸成跨縣市的長距離量子通訊技術。此次與先前最大的不同在於使用新竹縣市間超過十公里的商用光纖，且和一般光通訊在光纖網路並行運作，實現量子密鑰的傳輸和加密通訊，密鑰位元傳輸率與國際技術相當。此次城市間量子通訊的成功，後續結合城市內星狀量子通訊技術，便可形成完整的量子通訊網絡系統。且此次亦成功精簡用戶端之設備（包含量子密鑰收發器），除降低了設備之成本之外，也將設備逐漸模組化。未來如有國內廠商投入，即可形成產業。團隊下一步將續與中華電信合作，測試100公里長距離量子通訊的可行性，以利未來能順利應用於金融財務、電子商務、個資傳遞及國防通訊上。