2024年5月量子新聞

德國達姆施塔特工業大學的物理學系研究團隊，開發出全球第一個，突破 1,000 個獨立可控原子量子位元的量子處理器。他們結合最新量子光學方法與先進微光學技術，將 1,305 個單原子量子位元裝載到具 3,000 個陷阱位點的量子陣列，重新組裝成多達 441 個量子位元的無缺陷結構，突破迄今難以逾越的技術界限。

英國布里斯托爾大學的研究人員突破量子技術製造瓶頸，成功將全球最小的量子光偵測器整合到一塊矽光電晶片上。這項最新成果代表了，量子科技往規模化製造邁出重要的一步，並為量子運算、量子通訊等領域提供關鍵的硬體支撐。

自旋相干性是指，能夠隨著時間的推移保留量子資訊的電子自旋，而在常溫常壓環境條件下能夠具有量子特性的材料非常罕見。英國劍橋大學卡文迪許實驗室的科學家首次發現，六方氮化硼 (hBN) 超薄二維材料中存在的單一「原子缺陷」，並且可以在室溫下利用光線來控制和操縱這些缺陷內的電子自旋。這項研究有助於探索量子感測器的未來應用。

由於聲子(phonon)可以很好地與不同系統耦合，近年來科學家也開始在量子應用中使用它們。美國羅徹斯特大學的研究人員，利用表面聲波克服了實現量子網路的一個重大障礙。透過將光和聲音粒子配對的技術，研究團隊成功將儲存在量子系統（量子位元）中的信息轉換為光場，並可用於遠距離傳輸。

美國理海大學物理學系團隊，開發出全新量子材料—2D 凡德瓦量子材料，設計出中間能隙態 (intermediate band states)，可以有效吸收日照並產生電荷載子，在紅外光和可見光區域表現都很出色。若用來製成太陽能電池的光活性層，平均光伏吸收率達 80%，且相對於傳統太陽能電池，其外部量子效率 (EQE) 更高達 190%，遠遠超過矽基材料理論效率極限，是開發下一代高效能太陽能電池的候選者。

英國主要的量子研究機構為：（一）量子計算與模擬中心：研究領域包含量子技術的應用、演算法、架構、量子軟體介面及量子硬體；（二）量子通訊中心：研究領域包含量子通訊安全、量子金鑰分發、衛星通訊、量子網路、量子晶片、後量子密碼學；（三）量子技術感測與時序中心：研究領域包含醫療保健、能源、運輸、土木工程、製造、國防、用於測量的重力感測器、用於全球導航衛星系統的量子鐘；（四）量子技術增進影像中心：研究領域為開發新型超高靈敏度成像系統，並將該成像系統應用於醫療保健、太空、運輸、國防與安全、氣候變遷。

一架由英國政府贊助的飛機，進行了全球首次公開的量子導航系統試飛，成功測試了新量子導航技術 PNT (Positioning, Navigation, and Timing)，該技術可視為無法被干擾的 GPS 備用導航系統。量子導航系統，可解決飛機、船隻和其他運輸工具的衛星導航訊號遭受攻擊的風險，也能幫助到 GPS 無法到達的潛水艇、太空導航。

全世界最大石油生產公司「沙烏地阿美」與法國量子計算技術公司 Pasqal 簽署協議，將在沙烏地阿拉伯安裝第一台 200 量子位元的量子電腦，率先用於能源領域，並帶動中東地區量子技術發展。由於中東多國依賴石油作為國內生產的主要來源，量子計算可解決油氣行業上中下游的網路管理、改善與煉油廠線性規劃。

數位退火主要目的是，為了在量子電腦發展成熟到可正式運算前，嘗試解決傳統計算耗時過久而無法處理的複雜問題。在國科會支持下，中原大學張慶瑞教授、臺灣大學卓建宏博士生與台塑公司、資策會，結合產學研共同研究，使用富士通 (Fujitsu) 的數位退火硬體，成功開發出數位退火演算法，讓產業篩選材料所需的時間大幅縮短至原來的 1/10，對產業在進行化合物合成與尋找新化合物有良好加速效果。

國立臺灣師範大學物理學系與美國威斯康辛大學麥迪遜分校物理學系，簽署「1+1 碩士雙聯學位合作協議」，將每年選送物理學系碩士生至美國，攻讀量子計算物理碩士學位，不限名額，並積極建立雙方教師的量子計算學術研究合作關係。