黃俊銓｜特約編輯 (臺灣大學化學系碩士生)
在量子電腦的研究中，如何選擇一個「好」的量子位元是一件困難的事，而通常用來鑑定一項技術是否有潛力作為量子位元會有幾個標準，譬如說像是退相干時間 (decoherence time)、擴展性(scalability)、操作溫度等等。以超導量子位元為例，IBM於2021年展示了具有127個超導量子位元的量子電腦, 就展現出了超導量子位元是具有相當不錯的擴展性。然而超導體量子位元所需的操作溫度低至50 mK, 因此也大幅提高的架設的難度，而相較之下，利用光量子 (Phtonic) 作為量子位元就不需如此苛刻的條件。光量子可以透過光的幾種特性：極化 (polarization) 或是路徑 (path) 等等來形成量子位元，同時光量子本身容易產生、和環境交互作用較小，也不需要極低溫的環境，因此也被視作量子位元的其中一項候選技術。
而臺灣也有研究團隊投入光量子量子位元的相關研究。由中央大學陳彥宏教授主持，和來自中央、清華、陽明交通及中正大學的團隊合作開發矽基量子光電晶片 (如圖一)。此項目需要結合各方團隊在不同領域上的專精，分別針對光源進入控制晶片、邏輯運算及偵測器三個方向開發。該團隊於2021年成功展示全自製四光子量子位元(4 phtonic qubit)晶片，同時也目標於2023年開發能執行容錯式Shor’s algorithm之光學量子運算晶片，持續開拓臺灣的光量子位元技術。
資料來源
- 淺談量子計算硬體 – 量子位元技術之演進與挑戰
https://www.ma-tek.com/zh-TW/Tech_Article/detail/latest/all/202111-2 - Eagle’s quantum performance progress (IBM)
https://research.ibm.com/blog/eagle-quantum-processor-performance - T. Meunier et al., “Towards scalable quantum computing based on silicon spin,” VLSI Sym. T3-2(2019)
- O’Brien, J. L. et al., “Photonic quantum technologies”, Nat. Photonics 3, 687–695 (2009).
- 量子光電晶片將延續臺灣半導體晶片的榮耀
https://trh.gase.most.ntnu.edu.tw/tw/article/content/264 - 陳彥宏教授網頁
https://www.dop.ncu.edu.tw/ch/teacher/index_more/55
