融合量子力學與相對論的新理論
毛威凱 | 特約編輯
現代物理學的兩大基石,分別為描述最小粒子的量子理論,以及描述時空現象的相對
論。然而出乎意料的是,這兩個理論卻是互相矛盾的。物理學家一直致力於修改或融
合這兩大理論…
毛威凱 | 特約編輯
現代物理學的兩大基石,分別為描述最小粒子的量子理論,以及描述時空現象的相對
論。然而出乎意料的是,這兩個理論卻是互相矛盾的。物理學家一直致力於修改或融
合這兩大理論…
施麗釵 | 特約編輯
電子自旋共振(ESR)是一種重要的化學分析工具,可以幫助科學家了解化合物的結
構。它還可以用來控制微小的量子狀態…
毛威凱 | 特約編輯
電子軌域是決定電子出現位置的一種機率函數。在過去,科學家已經發現利用不同的
原子排列,可以限制電子軌域在二維平面上的連通,使得電子被困在如同格子鬆餅一
般的平面牢籠中…
黃品澤 | 特約編輯
現今世界上最先進的計時器為原子鐘,其原理是利用雷射光束的振盪使得原子以每秒92億次的頻率振動,並以此頻率作為測量時間的基準。而原子鐘的震盪穩定性取決於環境對其造成的的干擾…
楊允中 | 特約編輯
「量子雜訊」指的是環境對量子電腦造成的干擾。當量子電腦中的量子位元暴露於這種雜訊時,其中的資訊就會降低,就像通話干擾導致音質降低一樣…
黃品澤、尤俊皓 | 特約編輯
韓國透過科技發展已成長為世界第十大經濟體,且在國家研發投入、科研人員占比、論文與專利等指標表現優異,但仍存在因人口減少而導致研究人力及能力下滑、民間研發投資放緩…
量子點 (quantum dot)是奈米級半導體顆粒,由於其尺寸和成分而表現出獨特的
光學和電子特性。 它們通常是由半導體材料製成的微小晶體,例如硒化鎘…
Moungi G. Bawendi、Louis E. Brus 和 Aleksey Yekimov 因發現和開發量子點 (Quantum Dots) 而榮獲 2023 年諾貝爾化學獎。這些微小顆粒具有獨特的性質,現在已經可以透過電視螢幕和 LED 燈…
林晉毅 | 特約編輯
各式各樣的投影機充斥著現代生活,其中以液晶投影機與反射式光投影機為大宗。不過近年來因為雷射技術的飛速發展,雷射光源的穩定性提升,以雷射光取代投影系統中…
施麗釵 | 特約編輯
目前市面上的量子點電視又稱量子點顯示器 (QLED),本質上是一種背光模組經過改良的液晶顯示器 (LCD)。不過量子點優異的光學性質…
洪加城 | 特約編輯
於 1950 年代,法國南錫大學的安德烈‧伯納諾斯 (André Bernanose) 在吖啶橙 (acridine orange) 材料通入高壓交流電,首次觀察到了分子材料…
毛威凱 | 特約編輯
液晶是一種介於液體與固體之間的特殊狀態。液晶分子在受到外加電場作用的時候,可以進行旋轉,像磁鐵一樣改變自己的方向,從而使…
楊允中 | 特約編輯
電漿顯示器 (PDP) 又稱為等離子顯示器,首次於 1964 年出現,不過因為價格昂貴,所以只被應用在特別的領域。一直到大約在 2007 年,才開始普及…
趙軒磊 | 特約編輯
陰極射線管顯示器 (CRT) 起源於 1890 年代。德國物理學家卡爾‧費迪南德‧布勞恩 (Karl Ferdinand Braun) 以威廉‧克魯克斯爵士…
王雅文|特約編輯
超級電腦都難以破解的 RSA 加密演算法,是目前保護資訊網路系統通訊安全的主流。但對量子電腦來說,透過秀爾演算法,只需幾秒鐘便能破解…
鄭原忠 | 臺灣大學化學系教授
過去幾年來,許多先進國家以及國際科技大廠積極投入量子電腦的開發,其中一項最關鍵的技術就是如何保護容易出錯的量子位元,以降低量子電腦運算的錯誤率。在眾多的除錯技術當中,量子錯誤更正碼 (quantum error correction code) …
施麗釵 | 特約編輯
近日,美國的研究學家成功藉由用特殊的雷射,去操縱被困在光學鑷子中冷卻到幾乎絕對零度的原子 ,藉此成功地執行了世界上最快的雙量子閘,其運行時間僅為 6.5 奈秒…
趙軒磊 | 特約編輯
位於墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實驗室 (Los Alamos National Laboratory) 的 Andrey Y. Lokhov 近期在 ACM Transactions on Quantum Computing…
王泰洲 | 特約編輯
在大規模量子處理器的發展中,固態材料內的電子自旋被認為有潛力作為量子記憶體以及量子位元。然而,由於控制電子自旋所需要的微波波長較長…
毛威凱 | 特約編輯
將近一百年前,人類瞭解到原子核的內部是由微小的質子及中子所組成的。但是在當時,沒有人能夠說明為什麼這些微小的粒子會願意聚在一起形成原子核…
林晉毅 | 特約編輯
5G 無線網路帶來了更高更快的資料傳輸效率,也為自駕車與IoT實作帶來了更高的可能性。暴漲的通訊需求也使加快資料傳輸效率與降低傳輸系統成本變得更迫切…
林晉毅 | 特約編輯
現今,機器學習這項技術日漸成熟,並且被廣泛應用於各種領域中。機器學習所需要的計算資源相當龐大,因此量子電腦的強大計算能力在機器學習領域中被認為有相當大的發展潛力…
孫欣 | 特約編輯
20世紀末期,物理學家Peter Shor提出量子質因數分解演算法後,量子電腦對資訊安全領域的重要性便備受矚目。而隨著量子電腦的蓬勃發展,其對網路安全帶來的威脅性也更加不可忽視…
楊允中 | 特約編輯
單光子光源的發展是量子訊息研究的重要環節,因此其相關技術發展至關重要。合格的單光子光源需要保證在有需求時能夠發射單個光子,且其純度大於50%…
洪加城 | 特約編輯
加拿大物理學家Andrea Bianchi的研究團隊藉由光學熔煉爐取得高純度的Ce2Zr2O7磁性物質,並在低溫下觀測到量子自旋液體(quantum spin liquid, QSL)的存在…
毛威凱 | 特約編輯
量子機器學習(quantum machine learning)被期待能夠以指數級的優勢取代一部分的機器學習工作…
趙軒磊 | 特約編輯
當今主流的量子電腦是使用兩個量子態類比於古典電腦中的零與一進行運作,然而如果能夠發展出較高維度的希爾伯特空間將在量子模擬的領域取得更加優異的表現…
楊允中 | 特約編輯
量子理論從何而來?傳聞說並非來自偉大科學家的瘋狂想法,而是起源於燈泡。1890 年代初期,德國標準局詢問普朗克如何使燈泡更高效…
黃俊銓|特約編輯
Xanadu是一家專注於光量子計算的加拿大公司,日前他們使用自行研發的雲端光量子量子電腦Borealis,在高斯玻色子取樣(Gaussian boson sampling, GSB)的問題上….
黃俊銓|特約編輯
近日對於量子領域最振奮的消息莫過於前幾日公布的諾貝爾物理學獎,今年的諾貝爾物理學獎頒發給了Alain Aspect、John F. Clauser、Anton Zeilinger…
王雅文|特約編輯
為提升半導體元件效能,如何透過新穎磊晶技術,製作出具優異材料特性的高質量薄膜是關鍵…
黃文滔|特約編輯
隨着量子科技的發展與普及,開發性能優異的量子資訊載體是不可或缺的。其中光子因其不易受到環境干擾的特性,可以作為一種優秀的量子資訊載體…
鄭原忠 |臺灣大學化學系教授
大家或許都聽過,量子電腦的出現,可能會輕易地破解目前通用的密碼系統,顛覆目前密碼學的基礎,讓所有的加密資料暴露於危險之中。這個問題的解方,可能還是得利用量子力學的原理…
王泰洲|特約編輯
量子點泛指奈米尺度的材料微粒,且在微觀尺度下,材料的性質會有相當大的改變,產生量子化的現象,使電子結構由傳統塊材中連續的能帶轉變為離散的能階…
施麗釵 |特約編輯
離子阱(Ion trap)是一種藉由時變電場及靜電場來束縛離子的技術、或是說一種物理系統,這樣的物理系統可以對應到量子位元的性質。我們可以藉由特定頻率雷射來改變、控制或測量離子的狀態…
黃俊銓|特約編輯
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…
孫欣|特約編輯
新聞摘要: 後量子密碼學是一套關於如何在量子電腦的威脅下仍能保持資料傳輸安全的理論。而在量子電腦發展如火如荼的現在,制定後量子密碼標準也逐漸成為資訊安全專家們的重要目標…
蔡怡鈴|編輯
不知道大家有沒有注意到最近「量子國家隊」成軍的新聞,是不是對這個隊伍是怎麼一回事、而背後又有怎麼樣的策略思考感到十分好奇呢?剛好,科技部最近一期的《科技魅癮》季刊介紹了各式各樣量子技術的重要性…
黃俊銓|特約編輯
傳統的發光裝置若想得到寬頻的糾纏光的話,必須得將一個完整的晶體分成許多的小段,利用每一個小段將光形成有些微頻率差…
王泰洲|特約編輯
有鑑於量子科技近年來的蓬勃發展,量子電腦潛在的強大計算能力被認為未來在金融業中可以提供革命性的幫助…
黃俊銓|特約編輯
IonQ日前宣布該公司2022年的量子電腦開發,將使用鋇-133作為製造離子的材料,用以取代原本的鐿…
黃俊銓|特約編輯
量子系統非常容易受到環境因素的影響,像是熱、噪音和電磁波等等。因此在實際的應用上,如何降低這些不可預測的環境因素是一項重要的挑戰。來自薩賽克斯 (Sussex) 大學的Thomas Barrett及其團隊…
黃文滔|特約編輯
如何利用量子力學的基本原理控制物質與光的交互作用是一個重要的科學問題。近日美國實驗天體物理聯合研究所(JILA)利用費米子的特性,成功在低溫原子氣體實現了原子激發態生命期的延長…
孫欣|特約編輯
今年三月初,Google量子人工智慧實驗室(Quantum AI Lab),創下了以量子電腦進行化學系統模擬之紀錄。該研究採取了一種基於隨機抽樣的化學演算法(量子蒙地卡羅法,Quantum Monte Carlo),並經過量子電腦進行加速之後…
王雅文|特約編輯
行政院在3月16日宣布,由17個產學研團隊組成的「量子國家隊」,將正式啟航,終極目標為建構具有實際功能之量子系統,並培育量子人才及開發產業應用…
王泰洲|特約編輯
隨著衛星影像科技的發展,衛星雲圖的畫質近年來逐漸提升,並幫助氣象科學家更精準的預測天氣。然而畫質的提升同時也使的影像的儲存及傳輸更加困難…
黃文滔|特約編輯
在生活中常用的數位相機等光學設備需要影像傳感器(image sensor)將光訊號轉為電子訊號,接著透過電腦處理才變成我們看到的影像…
黃俊銓|特約編輯
隨著近年來電動車產業的蓬勃發展,許多公司致力於突破電動車性能的限制,其中汽車電池的改良更是關鍵的一部分,因此如何…
王雅文|特約編輯
如何有效地「操控、讀取」量子位元,是量子電腦研發成敗的關鍵。現今量子計算的硬體核心技術,主要有:超導量子位元(美國Google、IBM)、離子阱量子位元(美國IonQ、Honeywell)、光子(美國PsiQuantum、日本東京大學與NTT)、矽或鍺量子位元等。
王泰洲|特約編輯
英國電信公司(British Telecom, BT) 在中空光纖中以量子金鑰分布法(Quantum Key Distribution)進行了安全通訊測試。在傳統光纖通信的過程中…
黃昱銘|特約編輯
要建構一個有可擴展性的量子網路,量子節點(quantum node)扮演著不可或缺的角色。量子節點透過長壽命的自旋狀態來儲存量子資訊,並利用光子將量子訊息傳遞到遠處的節點上…
王泰洲|特約編輯
在量子電腦的發展歷程中,生產優良的量子位元(基本計算單元)是一個重要的焦點,其中半導體量子位元 — 或稱為自旋量子位元 — 是由稱為量子點的半導體奈米結構中的電子自旋態所組成…
黃文滔|特約編輯
利用量子電腦解決古典電腦無法解決的複雜計算問題,從而實現量子優勢(quantum supremacy),是各國研究團隊努力追求的目標。繼IBM與Google的團隊之後,近日以中國科技大學為主的團隊在《物理評論快報》發表兩項研究並宣稱實現了量子優勢…
孫欣|特約編輯
梯度消失(Barren Plateaus)是在人工類神經網路的應用中的一個非常大的難題,此問題的出現會讓一個人工類神經網路無法調校出準確的結果,進而使機器學習失敗…
黃昱銘|特約編輯
量子計算已成為國際發展趨勢,其強大的運算能力或將有機會創造新一次的科技革命,儘管現今量子計算的技術日益成熟,卻仍面臨著許多挑戰,包括如何精確的操控多個量子位元、優化系統的操控環境…
王泰洲|特約編輯
將量子電腦連結起來而形成的「量子網路」,存在著可以為我們提供強大計算能力以及電腦資料安全服務的潛力。而目前包括量子電腦、量子記憶體…
黃文滔|特約編輯
量子記憶體(quantum memory)作為儲存量子資訊的單元,除了應用在量子通訊領域,是否也可以應用在量子計算呢…
黃俊銓|特約編輯
光在許多控制技術中都扮演著重要的角色,像是利用光子精確的控制原子位置等等。然而控制光子所需的儀器往往是需要佔據相當大的空間的…
孫欣|特約編輯
量子容錯控制(Fault-tolerant Control)是實現大規模量子計算的必要條件之一,也被視為是量子電腦技術的重要里程碑…
王雅文|特約編輯
自2019年起,IBM陸續推出27、53、65量子位元(qubits)的量子電腦。近日IBM宣布重大進展,新研發的Eagle處理器,具有127個量子位元…
黃文滔|特約編輯
科學家近年來積極探索利用分子作為量子位元的可能性,其中理解和消除在這類體系中造成去相干的因素對於實際應用上有重要的意義…
黃昱銘|特約編輯
為了建構一個穩定且安全的量子互聯網,除了量子位元(qubit)外,量子記憶體(quantum memory)也扮演著重要的角色…
施麗釵 |特約編輯
量子科技的基礎研究往往需要在特殊環境條件下進行,例如高精密製程設備,以及低振動、低電磁雜訊的實驗室等,跨領域的科技整合非常重要。為此,中研院規畫在南部院區籌設量子科技發展基地…
黃俊銓|特約編輯
伴隨著量子電腦的發展,傳統加密系統的安全性可能將會受到威脅。有鑑於此,發展一套量子安全 (quantum-secured)的加密系統將是非常重要的…
孫欣|特約編輯
史蒂文•溫伯格是二十世紀極為著名的物理學家,也是1979年諾貝爾物理學獎得主。身為量子場論的宗師之一,溫伯格最為人知的物理風格是大量的使用群論 (描述「對稱」的一套數學理論) 來描述並解釋自然界的基本作用力。
施麗釵|特約編輯
超導量子電腦被認為是最有可能實現大型量子計算的技術之一,如何提升超導量子位元數目與性能,並能夠對其進行高精度的控制,是目前超導量子電腦需要面對的課題。
王泰洲|特約編輯
Fidelity Investment 是一家美國跨國金融服務公司,也是目前全球第四大的共同基金公司。Fidelity Investment旗下的 Fidelity Center for Applied Technology(FCAT)與量子電腦公司IonQ, Inc…
黃昱銘|特約編輯
隨著電腦計算能力不斷以指數級的速度增長,傳統亂數產生器的安全性開始受到挑戰,而基於量子力學原理設計的量子亂數產生器(quantum random number generator)的發展將有可能取代傳統的亂數產生器,成為未來安全通訊的基礎。
黃文滔|特約編輯
巨觀物體的量子行為是量子物理學裡的一項熱門研究課題,其中奈米粒子是非常有潛力的研究對象,在量子光學、量子計算等應用上都有可觀的影響力。
黃俊銓|特約編輯
IonQ, Inc. (“IonQ”) 是一家以離子阱(Ion trap)技術為核心的量子電腦開發公司。他們日前宣布成功透過最近發展的蒸發玻璃阱 (Evaporated Glass Trap) 技術,在業界首次實現了可重組多核量子架構 (Reconfigurable Multicore Quantum Architecture, RMQA)。
孫欣|特約編輯
實作出一台低雜訊(low noise)且可擴充(scalable)的量子電腦是當今量子工程學的最重要挑戰之一,而在接近真空環境下,透過電磁場將離子加以拘束的離子阱(Ion Trap)系統是近年來被看好能實現大型量子電腦的技術之一。
孫欣|特約編輯
韋格納晶體是1934年量子論先驅之一的尤金 韋格納(Eugene Wigner)提出的假想物質狀態,它是一種由電子構成的固態結晶具有許多特別的量子特性。
黃俊銓|特約編輯
目前的量子電腦架構,普遍是透過同軸電纜線來連接外部的訊號產生器以及極低溫(4K或者更低)的量子位元。
黃文滔|特約編輯
光子回波(photon echo)是一種物質與電磁脈衝序列的作用形式,可以作為操縱光的方法,並具有應用於量子記憶體和量子通訊領域的潛力。然而光子回波常伴隨着物質自發輻射的雜訊。
黃昱銘 |特約編輯
為了長距離傳輸量子資訊,科學家們在 1990 年代初期提出了量子遙傳(quantum teleportation)的方法,能夠將量子訊息(例如原子的自旋態)轉移到遠處的量子位元上。
施麗釵 |特約編輯
現實世界中,我們很難觀察到量子現象,因此,量子力學普遍被認為只有在描述微觀現象時才有需要,而科學家們仍在研究為什麼通常巨觀物體不會擁有量子特性。
王雅文|特約編輯
量子科技產品聽起來很新潮,卻是基於感覺老派的量子力學發展出來的。而量子力學常讓許多學科學的人感到困擾,彷彿絞盡腦汁也很難完全弄懂…