台灣自製「量子電腦」登場!量子電腦是什麼?跟傳統電腦差在哪?一文看懂
台灣自製「量子電腦」登場!量子電腦是什麼?跟傳統電腦差在哪?一文看懂

「量子電腦」是什麼?中央研究院近期舉辦了「量子電腦專題中心進度報告會」,發布台灣首部自研、自製5位元超導全系統量子電腦,且將部署至雲端讓合作單位進行測試。

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模組化精密設計: IBM將量子電腦上千個精密零件,以模組化方式放進玻璃外罩中,並找來《蒙娜麗莎》展示櫃的製造團隊操刀,向全世界展示首台商用量子電腦「IBM Q System One」。
圖/ IBM

IBM在2019年的CES展中,對外展示了全球第一台商用量子電腦IBM Q System One,獨特的外觀在許多人心中留下深刻的印象。中研院也在2019年開始討論,怎麼在台灣發展量子電腦,並在2020年開始與國科會(時任科技部)、經濟部組成「量子電腦國家隊」。

而台灣首部自研、自製5位元超導全系統量子電腦,也讓台灣躋身少數可以自製量子電腦的國家,中研院院長廖俊智表示,雖然跟世界頂尖還有差距,「但也是在一隻手能數得出來的國家」中完成研發。

量子電腦是什麼?中研院自製的量子電腦有什麼用?

提到量子電腦,許多人會直覺反應量子糾纏、量子疊加等技術。但一言以蔽之,就是目前的運算邏輯是以0或1的形式處理二進制訊息,但量子運算可以同時處理兩者,最大、最重要、最關鍵的特性就是「快」。

到底有多快?

台灣大學IBM量子電腦中心主任張慶瑞在一場演講中舉例說明,「如果每次走1公尺,走30次後可以走多遠?傳統電腦的走法是1×30,結果是30公尺;量子電腦則是2的30次方,約等於繞地球26圈。 這種『指數增長』便是量子電腦的威力。

從理論上來看,一台50個量子位元的量子電腦,就能超越世界上最強的超級電腦運算力。而量子位元就像是強度的證明,擁有越多的量子位元,就擁有越強的運算能力。

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量子電腦構造
圖/ IBM

雖然中研院量子電腦看起來只有5位元,但放眼全球除了大型科技公司如Google、IBM之外,能自研、自製的單位也不多。更重要的是,中研院僅花了2年時間就推動上線。

中研院物理研究所暨應用科學研究中心陳啟東特聘研究員解釋,5位元超導量子電腦的開發過程,是建立國內量子電腦生態系的最佳平台。同時,也是台灣量子生態系掌握核心技術的關鍵,讓人才有練兵的場域。成果也可以提供給國內許多業者測試開發,讓想要深入量子領域的業者,可以先透過中研院的平台試試水溫。

量子電腦功能有什麼?可以用在哪?

現行所有的「運算」,都有機會被量子電腦帶到新的層級。 但最多人討論的絕對是「破解密碼」

現行的加密運作流程,就是用極大的運算量當作關卡,讓破解的密碼的時間拉到「幾千年、幾萬年」以上。但量子電腦的速度,可以突破這個時間限制。趨勢科技在2018年年初就組成一個6人團隊鑽研量子電腦與密碼學,其表示:「只要量子位元數能增加至200個,威力將會很驚人!到時候『有加密等於沒加密』。」

而提到加密,比特幣也就浮上檯面。

俗稱的「挖」比特幣,也就是進行一連串的數學運算,量子運算有機會暴力突破這些運算,在短時間內把比特幣都挖出來。雖然所需的運算量、量子位元很大,但也成為受人矚目的焦點。

量子電腦
許多行業都有量子電腦、量子運算一展拳腳的空間。
圖/ 數位時代

除此之外,在AI、醫療、資安、金融等領域,都有量子運算一展拳腳的空間。舉例來說,在製藥領域,可以用大量的運算製作、試驗、合成人們還沒想過的可能性,搭配AI可望帶來大躍進。

量子電腦有哪些科技巨頭競逐?目前誰取得先機?

先從一個新聞來看,在今年1月30日,IBM與東京大學、首爾大學、芝加哥大學簽署了一項協議,將投入1億美元(約為新台幣30億元)發展、打造量子電腦生態系。由此可知,量子電腦需要龐大的金錢與研究人力,也讓護城河的門檻非常高,不是所有人都能輕易切入。

目前全球有幾個量子電腦「大玩家」。

IBM:位元數領先、落實商用

IBM非常積極投入量子電腦的領域,不只推出第一台商用量子電腦IBM Q System One,也讓研究人員可以透過線上預約的方式,進行小規模的量子運算測試。在2023年發表的量子電腦Condor,已經突破1,000量子位元,並預計在2025年將技術推進到4,000個量子位元以上。

Google:與NASA攜手合作

Google Quantum AI成立於2013年,由Google、NASA和數間頂尖大學、研究協會共同投入。而Google Quantum AI有一個明確的使命,就是研究量子運算怎麼跟機器學習合作,解決各種複雜的挑戰。另外,Google在2023年年中也發表研究結果,試圖以更強大的處理器獲得量子霸權之位

AWS:作為「平台」,廣納各種量子服務

AWS旗下的Amazon Braket是一項託管量子運算服務,目標是加快量子運算領域的研究與軟體開發。而Amazon Braket是一個平台,讓用戶通過雲端嘗試各種量子電腦或技術,包含D-Wave的量子退火、IonQ的離子阱處理器等。此外,AWS也投入量子晶片研發。

阿里巴巴:行蹤成謎?

阿里巴巴集團的雲端公司與中國科學院合作,在上海開設了阿里巴巴量子計算實驗室,被視為中國投入量子電腦、量子運算的重要角色。不過,在去年12月,阿里巴巴量子實驗室關閉,引起專家們廣泛地猜測,質疑關閉是否與阿里巴巴的財務有關,或者表明量子技術還存在更未能解的問題。

不過,相較於AI的爆發,量子電腦、量子運算、量子技術所獲得的資源自然受到排擠,但從各家巨頭的投入——不只上述這些公司,還有英特爾(Intel)、輝達(NVIDIA)等——可以發現仍是不可忽視的項目。而AI能否跟量子電腦能有更多的整合,讓發展AI的同時,也帶動量子技術的發展,也許是可以觀測的短期目標。

延伸閱讀:Google量子電腦大進展!超級電腦花47年的運算,它只要6秒,霸權之爭結束了?

責任編輯:錢玉紘

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全球最佳!中國附醫積極打造安全智慧醫院,亮眼表現獲 HIMSS肯定
全球最佳!中國附醫積極打造安全智慧醫院,亮眼表現獲 HIMSS肯定

為提供以病患為核心的醫療照護服務,中國醫藥大學附設醫院(以下簡稱中國附醫)早在數年前就展開智慧醫院布局,並獲得國內外獎項肯定、創下許多台灣第一。舉例來說,中國附醫不僅連續完成美國醫療資訊與管理系統學會(HIMSS)的 INFRAM Stage7認證、EMRAM Stage7認證、AMAM Stage6認證並獲得亞洲首座HIMSS Davies Award of Excellence大獎,更進一步獲得HIMSS「數位健康指標(Digital Health Indication,DHI)」全球最高成績殊榮。

中國附醫是如何辦到的?

中國醫藥大學附設醫院資訊副院長陳俊良面帶微笑的說:「在蔡長海董事長以及周德陽院長高瞻遠矚領導下,我們早在2021年就擘劃清楚的智慧醫療藍圖,還有專職單位負責各項工作,此外,還可以彈性因應業務需求敏捷展開跨部門合作。」舉例來說,在數據管理與應用這個領域,資訊室負責臨床醫療數據資料的蒐集,大數據中心則肩負巨量數據挖掘與應用,至於人工智慧中心則是將人工智慧技術應用到智慧醫療各個領域的關鍵推手。「在實踐智慧醫院這個旅程中,資訊室肩負數據治理重責,必須從(醫護)需求面、(數據)來源面、(安全/隱私)技術面等構面進行規劃與啟動相關實務。」

自由系統
圖/ 自由系統

從身分驗證管理到內部通訊,自由系統助中國附醫深化安全防護力

為發揮醫療數據的最大價值,中國附醫尤其重視資訊安全防禦,陳俊良表示:「第一前提是合規、因應資安法優化系統、數據、裝置設備與人員的安全性。」具體作法有二:首先是因應資安法以縱深防禦的方式持續強化對私有雲環境與設備的安全管理;其次是加強整體資安可視性與自由系統合作,由其協助導入微軟各項的解決方案,並提供資安監測與即時異常通報等服務,讓中國附醫可以更具效率與效能的方式過濾與發現異常事件。

中國醫藥大學附設醫院資訊室系統維護組組長李祥民進一步解釋:「資安威脅無所不在,過去幾年,勒索軟體威脅更是防不勝防,為了解決這個問題,光是保護數據資料還不夠,必須從身份、裝置、帳戶等多元角度切入,因此,微軟在2021年開始提供資安解決方案時,我們就開始評估有能力解決問題的廠商,決定合作廠商的原因有三:首先是原廠推薦,由原廠的角度評估廠商有解決問題的能力,其次是自由系統展現出的專業技術與符合客戶需求的服務;最後,同時也是最重要的是,他們可以提供即時監測並提供通報服務,極大程度緩解中國附醫在資安人力與能力的欠缺,讓我們可以更好的落實安全防護。」

因此,中國附醫順利在2022年導入微軟資安解決方案,而這,不僅提升了中國附醫的資安防護能力,例如分別在2022年跟2023年預先偵測異常事件並成功防堵來自外部的安全攻擊,也讓資訊同仁可以專注在核心業務上,極大化資訊與數據價值。良好的合作體驗也讓雙方合作關係進一步擴展到應用程式端的安全防護,例如,將地面郵件系統搬遷到微軟的雲端服務,藉此降低Email Server的維運成本與損壞風險,同時,優化帳戶登入管理等。

陳俊良表示:「過去幾年,資安威脅不減反增,但是,透過縱深防禦的強化並且經由合作廠商加強即時監控與協助行政通報等服務,我們可以逐步優化資訊安全防護能量,並成功讓異常事件的發生頻率下降,而這,也是中國附醫可以順利獲得HIMSS的INFRAM Stage7跟EMRAM Stage7等認證的關鍵原因之一,為此,後續將持續與合作夥伴共同努力、與時俱進的深化安全防護能力。」

自由系統
圖/ 自由系統

透過雲端身分驗證落實Single Sign On以提升縱深防禦能力

除了導入資安與雲端郵件之外,李祥民表示,中國附醫更於日前將雲端身分驗證跟院內簽核系統的登入機制彙整在一起,以優化登入安全。「接下來,我們會與自由系統合作,重新盤點、評估有哪些院級服務適合以Microsoft Azure AD進行單一登入與多因素驗證,藉此提升安全防護機制。」

自由系統業務經理許廷輔表示,資訊安全不可能一步到位,相反的,需要長期、動態的進行調整與優化,因此,需要組織上下齊心、一同落實安全防禦。「從2021年至今,我們發現,中國附醫不僅重視資訊安全,更身體力行、彈性敏捷的因應潛在威脅做出調整、改變,這是很難能可貴的地方,為進一步擴大成效,自由系統將針對中國附醫在(數據)資料安全與雲端服務等策略提供更多適合中國附醫的產品及服務。」

「智慧醫療、智慧醫院涉及的面向既廣且深,不可能單憑己力完成,需要專業的外部夥伴提供最佳支援與服務,我們很開心可以有自由系統這樣的夥伴,期待未來有更多合作火花,讓中國附醫可以一步一腳印的建構與完善安全智慧醫院布局。」關於中國附醫與自由系統的未來合作,陳俊良如是總結。

自由系統
圖/ 自由系統
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