2018-09-11 19:52:43月光哈小貓
量子糾纏
「量子霸權」是2012年，由加州理工學院物理學家焦恩·普瑞斯基爾（John Preskil）所提出的概念，意思是當量子電腦發展到50量子位元（qubit）時，運算能力將會超越世界上所有電腦，具有解決傳統電腦所解決不了問題的能力。
俄羅斯、中國，以及所有電腦科學的強國，很快都會加入國家層級的AI競賽，這很可能會引發第三次世界大戰。」特斯拉創辦人伊隆．馬斯克（Elon Musk），曾經這麼提醒世人人工智慧（AI）潛在的危險性。
AI無疑是重要的科技趨勢，當全球都在設想AI將對社會帶來的衝擊時，可以快速分析、整合龐大數據，進一步影響AI學習能力的量子電腦（quantum computer），雖然離商業化仍有一段距離，卻是你我從現在就該開始關注的焦點。
量子電腦並非科幻小說的情節，跟一般電腦相比，量子電腦擁有極快的運算速度，傳統電腦用簡單的0與1位元（bit）來儲存資訊，而量子電腦可以將0或1、0與1相互疊加，處理更多、更複雜的資訊。
一台量子電腦，可以在短時間內完成一般電腦需要花上數十年才能解決的問題。
IBM
簡單來說，可以把傳統電腦想像成單一種樂器，量子電腦就像是眾多樂器組成的交響樂團，能夠一次同時演奏不同的段落，也就是說一台量子電腦，可以在短時間內完成一般電腦需要花上數十年才能解決的問題，因此被稱為「下個世代運算工具」。
高速運算優勢，卻也可能引發國安危機
量子電腦的高速運算優勢，可以讓大量數據在極短時間運算完成，可以對未來社會、生活帶來許多好處。
例如，量子電腦可以打造精準的氣候模型，幫助人類立即分析所有氣象資料，細部分析氣候影響區域與時間，讓天氣預報更精準；量子電腦還能幫汽車規劃最佳行徑路線、避開塞車路段，商業化應用後將能協助物流業做更加完整的物流運送規劃；就研發而言，藥廠可以讓量子電腦分析各種成分的交互作用、嘗試各種成分組合，除了能讓新藥研發過程加速，更能大幅縮短新藥上市時間以及降低研發成本。
不過，看似方便的新科技，也可能如同打開潘朵拉的盒子一樣危險，工研院產經中心經理林澤民就以虛擬貨幣的公鑰與私鑰舉例， 傳統電腦要解開私鑰約需耗費1,092億年，但在量子電腦的幫助下，100量子位元的量子電腦只需要三個小時就能破解，對資安甚至國安都是一大威脅 。因此目前美國、日本為了因應量子電腦時代，都開始投入新密碼架構的研發。
但就目前所知，還沒有任何國家政府為量子電腦未來做好準備，例如將電腦升級、使用RSA加密演算法等。不過各家科技大廠早已投入資源搶先布局。
科技廠投入研發，爭奪「量子霸權」
近幾年IBM、Google、微軟（Microsoft）、Intel等各家科技大廠都紛紛投入量子電腦大戰。Intel、IBM都在今年的國際消費電子展CES上，展示最新的量子電腦晶片，而微軟更是從12年前開始投入量子運算研究，在去年12月推出一款協助開發者開發量子電腦的軟體的程式語言「Q#」，微軟量子電腦團隊負責人霍姆達爾（Todd Holmdahl）表示，量子電腦預計五年內進入商業市場，若達成此目標將會是科學的一大進展。
當量子電腦發展到50量子位元（qubit）時，運算能力將會超越世界上所有電腦，就稱為「量子霸權（quantum supremacy）」。
Intel
各家大廠磨刀霍霍投入大量資源做研發，為的就是達到「量子霸權（quantum supremacy）」的目標。
「量子霸權」是2012年，由加州理工學院物理學家焦恩•普瑞斯基爾（John Preskil）所提出的概念，意思是當量子電腦發展到50量子位元（qubit）時，運算能力將會超越世界上所有電腦，具有解決傳統電腦所解決不了問題的能力。
IBM
去年11月，IBM宣布研發出全世界第一台50量子位元（qubit）的量子電腦，在CES 2018中正式亮相。
1998年IBM就開發出第一個量子位元，在公開展示50量子位元電腦內部結構時，IBM研究主席Jeffery Welse表示，目前所遇到最大的挑戰是溫度，因為量子位元可能因為噪音等干擾導致數據流失，為了將干擾降到最低，必須將處理器放置在比太空還冷上250倍的低溫環境中。
Jeffery Welser談到，IBM有信心在來十年內打造出一台具備50到100位元的量子電腦，「只需要幾分鐘的時間，就能得到傳統電腦花費五天運算才能得到的結果。」雖然目前IBM量子電腦的應用大多仍處於科學研究階段，但50量子位元（qubit）的出現，也激起不少人對於量子運算的期待與想像。
Intel
Intel同樣在CES 2018上展示了49量子位元（qubit）的測試晶片，Intel實驗室負責人Michael Mayberry博士談到，將量子電腦商業化是各家公司的最終目標，不過他預估仍需要5到7年的時間才能實現。
Intel-Quantum-chips
Intel 展示從7、17到49 量子位元（qubit）的晶片。
Intel
因為量子電腦要能夠商業化，必須要達到100萬量子位元以上才合格，以目前49量子位元的成果來看，在工程規模化上還有很長一段路要走。
Google
Google在去年年底訂出時間表，目標在近期將公開展示49量子位元（qubit）的量子電腦產品，讓大家一窺量子電腦解決難題的過程，朝「量子霸權」目標邁進。
雖然各家大廠努力投入研發，但目前所有人都面臨「量子位元」、「溫度」兩大影響商業化的難題。如同IBM研究主席Jeffery Welse所說，量子位元十分脆弱，必須在約零下273度的環境運作，而要打造這樣的環境目前技術上相當困難；而目前49、50量子位元遠遠不及商業化100萬量子位元的標準，因此預估還要5到7年才能夠實現此目標。
資料來源：VentureBeat、WshingtonPost、FT
利用量子技術來傳送秘密鑰匙， 資料的保密將更為安全。
量子密碼學（英语：Quantum cryptography）泛指利用量子力学的特性來加密的科學。 量子密碼學最著名的例子是量子密鑰分發，而量子密鑰分發提供了通訊兩方安全傳遞密鑰的方法，且該方法的安全性可被資訊理論所證明。
在IBM的華生實驗室裡，班奈特（Charles Bennett）是位知名而優秀的理論學家，也是量子計算這個新領域的創始者之一。就像其他多數理論學家一樣，他待在實驗室的經驗並不多。他對於外在的事物漫不經心，有一次甚至把茶壺放在隔水加熱器太久，從綠色煮成紅色。不過，在1989年，班奈特和同事斯莫林（John A. Smolin）以及布拉薩（Gilles Brassard）決定放手一搏，著手進行一項開創性的實驗。他們根據量子力學的原理，展示了一種新的密碼技術。
在這個實驗裡，他們讓光子在一個暱稱為「瑪莎阿姨的棺材」的光密盒裡走了30公分。光子振盪（偏振化）的方向，代表一連串量子位元裡的0與1。量子位元構成密碼的「鑰匙」，可以對訊息加密或解密。竊聽者之所以刺探不到鑰匙，是由於海森堡的測不準原理—這是量子物理的基礎之一，當我們在測量量子態的某個性質時，會使另一個性質受到擾動。在量子密碼系統裡，任何竊取者在偷看光子束時都會更動到它，而被發送者或接收者察覺。原則上，這種技術可以做出無法破解的秘密鑰匙。
從班奈特辦公桌上的臨時設計一直發展至今，量子密碼技術已經有了長足的進展。現在美國國防安全署或聯邦準備銀行已經可以向兩家小公司購買量子密碼系統，而且未來還會有更多的產品。這種加密的新方法結合了量子力學與資訊理論，成了量子資訊科學的第一個主要商品。未來，從這個領域誕生的終極技術可能是量子電腦，它將具有超強的解碼能力，而要避免密碼遭破解的唯一方法，可能得用上量子密碼技術。
現代的密碼專家所遇到的挑戰是，如何讓發送者與接收者共同擁有一把鑰匙，並保證不會外流。我們通常用一種稱為「公開金鑰加密法」（public-key cryptography）的方法發送「秘密鑰匙」（簡稱密鑰或私鑰），對傳送的訊息加密或解密。這種技術之所以安全，是因為應用了因數分解或其他困難的數學問題。要計算兩個大質數的乘積很容易，但要將乘積分解回質數卻極為困難。目前在公開金鑰加密法中，最常用到的RSA密碼演算法，就是應用因數分解的原理。在發送與接收者之間傳遞的秘密訊息，是以「公開鑰匙」（簡稱公鑰）加密，這個公鑰是一個很大的數，例如408508091（實際上用的數會遠大於此）。資料只能以接收者握有的密鑰解開，這把密鑰是公鑰的兩個因數，而在這個例子裡就是18313與22307。
由於破解公開金鑰加密法很困難，因此在未來10年甚至更久，密鑰的安全性仍舊很高。但是隨著量子資訊時代的來臨（尤其是量子電腦可以快速算出嚇人的高難度因數分解）可能預示了RSA及其他密碼技術終將失效。英國布里斯托大學電子及電機工程系教授瑞若堤（John Rarity）說：「如果量子電腦成真，一切都會不一樣。」