用最簡單的例子告訴你:什麼是量子電腦?
用最簡單的例子告訴你:什麼是量子電腦?

我們都經常聽到量子電腦(Quantum computer)是未來的趨勢,但量子電腦究竟是什麼?CS Dojo YouTube頻道創辦人YK Sugi參觀了知名量子電腦公司D-Wave Systems後,提出一個簡單例子,讓不熟悉量子物理或電腦科學的人也能理解量子電腦的概念。

不論傳統電腦或量子電腦,包含數字、文字、圖片等所有訊息都使用一系列0和1表示並儲存。傳統電腦中,最小儲存單位稱為位元(bit),而量子電腦中,最小儲存單位稱為量子位元(qubits)。

但除了名稱差異,量子位元和位元究竟有何不同?讓我們這麼說吧;每個位元都是0或1,但每個量子位元都可以是0和1。如果還是難以理解,我們不妨從以下的數學例子來理解兩者的差異。

假設你經營一家旅行社,必須安排團員從一個地方移動至另一個地方,為此你預訂了2輛計程車,現在必須規劃如何分配座位。為了確保旅程氣氛和樂,你希望透過座位分配達成兩個目標:最大化同輛車的朋友數量,同時最小化同輛車的敵人數量。

為了保持題目單純,讓我們先假設團員只有3個人──Alice、Becky和Chris,而你所知道的3人關係如下:

  • Alice和Becky是朋友
  • Alice和Chris是敵人
  • Becky和Chris是敵人

在如此單純的條件下,許多人大概不需要電腦就能隨手算出最好的分配解答,儘管如此,我們還是先來看看傳統電腦和量子電腦解決問題方面的差異。

計程車分配問題:傳統電腦

要說明傳統電腦如何解決這個問題,我們就必須先理解電腦如何用位元儲存訊息。

首先,我們將兩台計程車分別設定為「#1」和「#0」,這樣就能用3個位元表示分配座位的各種情況。當不考慮計程車搭乘人數的上限和下限,每個人都有2個選擇,因此共有2的3次方=8種方法將這組人分成兩輛車。

三人搭計程車的所有可能組合.png
三人搭計程車的所有可能組合。
圖/ 科技新報

為了確定哪種組合是最佳解決方案,我們必須先定義如何計算每項組合的「分數」,才能比較每個方案達到目標的程度。這裡我們先簡單地定義分數如下:

  • (朋友共享同一輛車)-(敵人共用同一輛車)=得分

在這個定義下,假設3人都進入出租車#1(位元表示為111),配置的總分便為1(Alice和Becky)-2(Alice和Chris、Becky和Chris)= -1。

使用傳統電腦時,你基本上需要列出並計算完所有組合,確定哪個得最高分才能獲得最佳解答。在這個問題中,所有組合的分數情況如下:

得分為1的001和110是兩個最佳解答.png
得分為1的001和110是兩個最佳解答。
圖/ 科技新報

由於問題相對簡單,傳統電腦很快就能解決,但如果人數增加呢?3個人有2的3次方種組合,4個人就需要2的4次方種組合,不考慮計程車能否容納的問題之下,如果有100個人,我們就需要2的100次方種組合,傳統電腦無法解決這種問題。

但如果使用量子電腦呢?解釋如何處理100個人的問題之前,我們先回到將3人安排分搭2輛計程車的情況。

計程車分配問題:量子電腦

正如先前提到的,這個問題有8種組合,運用一般電腦時,3個位元一次只能代表一種可能性(像是001、101),但使用量子電腦,只要3個量子位元就可以同時代表8種可能性。

簡單來說,當你將第一個量子位元設定為0和1時,就有點像創造2個平行世界。其中一個世界,量子位元為0,另一個世界量子位元為1,當你再將第二個量子位元設為0和1時,這就像創造了 4 個平行世界。

這種思考方式或許有些奇怪,但能稍微解釋量子位元在現實世界的行為方式。

與傳統電腦用位元列出所有 8 種可能性的情況不同,當您對這 3 個量子位元應用某種運算時,實際上是同時在 8 個平行世界應用相同計算,同時計算所有方案的得分。

當然,你還是得讓量子電腦學會用量子位元表示所有潛在解決方案,同時將每個潛在解決方案轉換為分數,一但做到這兩件事,量子電腦便能在幾毫秒內提供最佳解決方案之一。在3人計程車問題,答案便是001或110。

然而儘管理論上來說,量子電腦每次運算都會提供最好解決方案之一,但量子電腦實際運算有一些錯誤。它可能提供第二好或第三好的解答,隨著問題越來越複雜,這些錯誤也就變得更明顯。

因此實用時,你可能必須在量子電腦進行相同運算數十次或數百次,然後從獲得的眾多結果選出最好的一個。

處理大量計算的優勢

儘管有這些錯誤,量子電腦還是有強大的優勢。因為和傳統電腦不同,面對需要龐大計算量的問題時,量子電腦並不會有擴展問題。

由於量子電腦同時計算所有組合搭配的分數,因此當有3個人時,需要執行的次數為1,4個人時次數仍為1,即使數字增加至100人,操作次數仍然是1。透過一次操作,量子電腦會同時計算所有2,100種組合的分數。

當然因為有前述提到的問題,實際應用時為了得出最佳結果,最好還是操作量子電腦數十次或數百次,並從眾多結果中選擇最好的一個。

儘管有些麻煩,但仍比傳統電腦運算相同問題,得重複與結果數相同的計算次數要好得多。以100人計程車問題來說,這個數字大概是1百穰次。

本文授權轉載自:科技新報

關鍵字: #量子電腦
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從找對市場到放大商機,中華電信 5G 加速器助阿米索拉加速成長
從找對市場到放大商機,中華電信 5G 加速器助阿米索拉加速成長

從工作、娛樂到各種智慧服務,網路早已成為現代生活不可或缺的基礎設施。而人們對行動網路的期待也不再只是「連得上」,更希望無論身處室內外場域,都能享有穩定、流暢且一致的連線體驗。尤其 AI 時代來臨,從手機到無人搬運車、機器人與各種智慧設備,對高速、穩定網路的需求只會愈來愈高。

這也讓 5G 室內覆蓋逐漸成為一塊不可忽視的市場需求。中華電信 5G 加速器團隊阿米索拉(AMOESO)看準這股趨勢,推出5G室內分散式天線系統(5G DAS),並借助中華電信長期累積的電信專業、場域資源與第一線服務經驗,重新調整產品規格、市場定位與商業模式,讓創新技術更貼近使用者需求,進而加速擴大市場版圖。

技術做到一百分,市場卻不買單:阿米索拉發現兩大營運盲點

「我們一開始推出的產品,其實充滿技術人的迷思,只顧著把技術做到極致,卻忽略了市場是否真的需要,」阿米索拉執行長邱創群笑著說,回頭來看,團隊早期主要踩到了兩個盲點。

第一是找錯目標市場。阿米索拉原本鎖定已經建置 4G 室內覆蓋設備的舊建物,推出可沿用既有設備、由 4G 無痛升級至 5G 的產品。然而,產品實際推向市場後,團隊才發現,這群客戶並沒有強烈的網路升級動機;相較之下,尚未建置室內行動網路覆蓋的商辦大樓、住宅社區與新建築,反而展現出更明確的需求。

第二則是習慣從技術角度去定義產品,而非從市場需求反推規格。由於團隊成員多為研發背景,在制定產品規格時,主要延續過去的 4G 經驗,也習慣追求更高規格、更完整的功能;然而,技術做到一百分,不代表市場就會買單。團隊後來才意識到,比追求「頂規」更重要的是,讓產品符合客戶需求、且價格負擔得起,這才是技術走向市場的關鍵。

從產品規格到商業模式,中華電信助阿米索拉打開更大市場

這兩個盲點,導致阿米索拉的市場拓展速度一直不如預期,如何跳脫研發團隊視角,真正理解客戶需要什麼、願意為什麼買單,成為團隊下一步必須突破的關卡。

加入中華電信 5G 加速器後,這道關卡開始有了突破口。邱創群表示,透過5G 加速器牽線,阿米索拉得以直接對接中華電信,從第一線電信營運商與真實市場的視角,重新檢視產品規格、市場定位與價格服務包裝,跳脫過去單從研發角度思考產品的盲點。團隊也因此重新調整產品方向,將目光從金字塔頂端客戶,轉向更廣大的新建築、中小型企業與住宅市場。

「中華電信長期服務企業客戶、建商與一般使用者,最清楚終端市場真正需要什麼,」邱創群表示。憑藉長期累積的網路規劃經驗與第一線市場洞察,中華電信協助阿米索拉重新校準產品規格,在技術效能、實際需求與價格之間找到更適切的平衡點,讓產品更貼近客戶真正的使用情境。

中華電信_阿米索拉執行長
阿米索拉執行長邱創群表示,中華電信所帶來的第一線使用者回饋意見,不僅協助阿米索拉釐清產品規格,促使團隊發展出新的商業模式。
圖/ 數位時代

更重要的是,中華電信帶來的第一線市場回饋,也讓阿米索拉看見另一個過去沒有注意到的問題:客戶不買單,不一定是沒有需求,而是導入門檻太高,無法一次負擔全部的建置費用。舉例來說,許多住宅社區都有改善地下室等公共空間行動網路覆蓋的需求,若要由管委會編列預算採購設備,不僅可能面臨預算不足的窘境,還有可能卡在冗長的決策與開會流程,最後往往無疾而終。

面對這些沒有被滿足的需求,阿米索拉進一步與中華電信討論出新的商業模式,以設備租賃取代一次性採購,將初期建置成本轉為定期支付的租金,希望降低社區與企業的導入門檻。為此,阿米索拉甚至新增租賃相關營業項目,從過去以設備買賣為主的模式,延伸至訂閱與租賃型服務,讓更多「有需求、卻跨不過採購門檻」的客戶有機會導入,也為室內 5G 覆蓋打開更廣大的市場。

從 POC 到 Scale-up,中華電信助阿米索拉跨過信任門檻

「對我們而言,中華電信不只是合作夥伴,也可能是未來最大的客戶與市場通路,」邱創群說,中華電信除了協助阿米索拉調整產品規格、創新商業模式,也進一步尋找合適的驗證場域,希望透過實際場域完成 POC、產品認證與入網驗證,未來才能快速複製既有模式,大幅縮短產品導入與市場拓展的時間,預計年底前可完成第一個合作案。

除了與中華電信合作,阿米索拉也積極接觸中華電信各地營運處,目前已與台北、新北、新竹等營運單位建立合作管道,並鎖定新建案、企業廠辦及社會住宅等多元案場展開部署規劃,將產品推廣到更多場域。

而這些合作之所以能快速展開,邱創群認為,關鍵在於 5G 加速器讓阿米索拉能夠快速跨過新創最難突破的「信任門檻」。過去,阿米索拉也想與中華電信合作,卻卡在不知道該向哪個單位、哪個人敲門;加入 5G 加速器後,不僅有了對接中華電信內部不同單位的入口,更能藉由中華電信的品牌影響力,加速建立內外部對阿米索拉的信任與認同。無論接觸潛在客戶、合作夥伴或投資人,都比過去單靠陌生開發更有效率。

這份信任,也進一步反映在募資成果上。「中華電信願意把我們納入加速器,本身就代表對這個市場方向與團隊能力的認同。」邱創群坦言,來自中華電信的肯定,也提升投資人對阿米索拉的信心,使公司順利完成新一輪 4,000 萬元的募資,實收資本額進一步突破 7,000 萬元。

阿米索拉的故事,是中華電信 5G 加速器與新創共創的縮影。透過技術能力、場域資源與市場經驗的分享,中華電信陪伴新創跨越從 POC 走向 Scale-up 的階段,讓創新不只停留在技術驗證,更能轉化為真正被市場需要的產品與服務,進而壯大台灣 5G 創新生態系,讓電信產業的能量成為推動創新成長的重要力量。

阿米索拉
邱創群認為,5G 加速器讓阿米索拉能夠快速跨過新創最難突破的「信任門檻」,使公司無論接觸潛在客戶、合作夥伴或投資人,都比過去單靠陌生開發更有效率。
圖/ 數位時代

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