中国台湾的国家量子计划第一阶段已进入收官之年,中央研究院等研究团队取得多项重大突破,包括基于 heralded 光子对的光学薛定谔猫态发生器,以及高集成度偏振纠缠贝尔态量子光源芯片。
据国家科学及技术委员会(NSTC)透露,共有20个研发团队参与促成了这些进展。全球咨询公司麦肯锡(McKinsey & Company)预测,到2035年,量子计算有望创造0.9万亿至2万亿美元的经济价值,影响能源、材料、制药、金融、交通物流等多个行业。
当前,IBM、谷歌等全球巨头,以及美国、英国、法国、中国、日本等国家均已推出国家量子战略。在此背景下,中国台湾集结了20支由NSTC支持的团队,旨在强化自身在这一战略领域的地位。
中央研究院主导量子集成研究
2024年1月,中央研究院成立关键问题研究中心(RCCI),招募国内外专家开展垂直整合的任务导向型项目,量子技术是其中重点方向之一。政府已批准中央研究院南部院区量子研发及实验设施建设计划,总预算17.33亿新台币(约合5508万美元),2026年还将追加5亿新台币资金。
中央研究院的目标是推进通用量子计算机与量子超级计算机系统研发,同时开发高品质单光子光电子组件,以支撑未来量子计算与通信需求。
目前面临的挑战包括:超导量子芯片工艺科学、量子比特数量扩展、纠错技术、高亮度电信波段单光子源制备,以及高灵敏度单光子探测器研发。
量子国家队培育人才与搭建基础设施
自2021年起,中国台湾工业技术研究院(ITRI,简称“工研院”)、中央研究院、经济部与NSTC联合组建“量子国家队”,已培养超过300名硕士、博士及博士后研究人员。该团队已研发出低功耗低温电路模型,借助国家高速光纤网络实现了超70公里的城际量子密钥分发(QKD),并搭建了无需可信中继的室内QKD网络。
在政府资金支持下,工研院利用台积电28纳米制程研发出低温微波集成电路芯片,使器件尺寸缩小40%、功耗减半,同时缩短了信号路径并降低了噪声干扰。近期,工研院宣布与加拿大量子安全公司BTQ合作,共同开发后量子密码学加速器芯片。
中国台湾ICT与半导体产业瞄准量子机遇
核心问题仍在于:中国台湾的信息通信技术与半导体产业能在全球量子生态中扮演何种关键角色?本土企业能否为国际量子企业提供研发、原型制作及小批量生产服务?在中国台湾能否在全球巨头可能薄弱的量子控制与纠错技术领域形成优势?
目前,中央研究院、工研院及高校的量子研究仅依赖政府资金支持,产业机会尚不明确。若IBM、英伟达、谷歌等企业对量子组件的代工需求激增,且技术规格明确,有望推动中国台湾在量子技术领域的大规模投资。
聚焦细分量子技术,打造战略优势
工研院建议,中国台湾应聚焦量子芯片衬底(硅基平台、超导元件)与量子控制系统子系统(控制电路、射频组件、同轴电缆、印刷电路板)等细分领域。建立开放验证平台,助力本土制造商进行技术验证与升级,逐步构建完整的自主量子供应链,提升自主性与全球竞争力。
中国台湾企业还可与学术界合作,搭建超导量子比特、光子量子或离子阱计算机的测试平台。这些平台将推动子系统与模块研发中心及实验室的建设,成为量子技术研发与测试的核心枢纽。
原文标题:Taiwan advances in global quantum race with photon pair and entanglement chip breakthroughs
原文媒体:digitimes asia
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