:::
:::
:::

量子電腦次系統關鍵零組件的開發與跨縣市量子加密通訊之實現

發布日期:2024年3月6日

本案聯絡人:自然科學及永續研究發展處 羅夢凡處長  電話:02-27377518

 

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。

 

國科會吳政忠主委表示,國科會提前布局前瞻科技,將量子科技列為國科會八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。

 

中研院廖俊智院長表示,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。

 

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許世玄組長說明,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(參考ISSCC 2022),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(>1000 量子位元)。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。

 

領導清華大學量子通訊團隊的褚志崧教授表示,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。

 

<工研院電光所團隊成員>

工研院 量子科技關鍵元件及電路模組開發計畫之研究團隊由 許世玄 領軍,團隊成員包括:吳育任、陳昌昇、賴志明、蔡承樺、黃晧庭、李哲豪、許博淵、張博盛、鄭玉美、楊哲昇、陳盟升、陳孟萱、余迅等研究員。

<清大研究團隊成員>

清華大學量子加密通訊網路研究團隊由褚志崧領軍,團隊成員包括黃聖耀、蔡宗穎、施彥安、高永成、劉呈泓、郭智雯等碩博士生及博士後研究員。

 

國科會吳政忠主委致詞

 

合影(左起):工研院許世玄組長、國科會自然處羅夢凡處長、量子系統推動小組果尚志召集人、工研院李世光董事長、中研院廖俊智院長、

國科會吳政忠主委、經濟部楊志清主秘、中華電信黃志雄執行副總、中華電信蘇添財院長、國立清華大學褚志松副教授

 

 

 

更新日期 : 2024/03/08