發佈日期:2017-01-18

第二次量子革命啟動

作者:陳蔚然

科研投入第二次量子革命量子技術量子資訊量子量測量子控制Second quantum revolutionquantum technologyquantum metrologyquantum control

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前言

2016年5月歐盟委員會發表了量子宣言1 ,號召歐洲國家共同發起一項預算高達十億歐元的量子技術旗艦計畫。目前已獲得許多歐洲產業、研究機構以及科學家們的支持,此旗艦計畫預計於2018年啟動。在宣言中表明了第二次量子革命正在世界各地展開,各國皆期望藉此行動在科學、工業和社會等方面能取得革命性的進步,這項計畫的目的在使歐洲於這場技術革命中能夠保持領先地位。

2016年8月16日中國大陸發射了世界第一顆量子科學實驗衛星「墨子號」2 ,主要目的是要進行太空與地面之間量子密鑰分發的實驗,且將在此基礎上實驗廣域量子密鑰網路,並為空間量子通訊實用化作準備。中國發射此衛星除了具有科學意義和實用價值外,還期望能在量子太空國際競賽中掌握主動權,並在第二次量子革命中取得主導地位。

從近年來的趨勢可以看出,以第二次量子革命為名的技術革命正逐漸在世界各地展開1,3。國際競爭正不斷加劇,世界各國紛紛提出相關的量子技術發展計畫,加大基礎研究和產業發展方面的投入。本文將探究此第二次量子革命的來龍去脈與發展趨勢及我國可能採行以設定重點發展目標、發展大型專案、培育相關人才及輔助產業發展等的因應方法。

第二次量子革命的源起

從科學的演進來看,第一次量子革命發生的時間可以追溯到1900年普朗克(M. Plank)為解決黑體輻射的問題時開始。歷經二十多年的發展後,在1925年海森堡(Werner Heisenberg)發表了矩陣力學,隔年薛丁格(Erwin Schrödinger)發表了波動力學,同年波恩(Max Born)又提出了波函數的機率振幅概念,此概念顛覆了傳統世界的實在觀,1927年海森堡又發表了量子力學中的測不準原理(uncertainty principle)。至此,量子力學的基本原理已經建立。隨著量子力學擴散至其他科學與技術領域,促使電晶體、積體電路與雷射等的發明,也導致半導體及光電產業的蓬勃發展。可以說第一次量子革命揭示了量子力學的基本原理,改變了人們對於物質世界的觀點。

第二次量子革命的濫觴則可說始於1980年代的科學家將資訊理論與量子力學原理結合的構想。1980年美國阿岡國家實驗室(Argonne National Laboratory)的貝尼奧夫(Paul Benioff)提出杜林機(Turing Machine)可以用量子力學的方式來操作的原理4。這是第一次提出將量子力學與電腦科學結合的想法。1982年美國著名物理學家費曼(Richard Feynman)認為杜林機並不完備無法完整地模擬量子力學,並進而提出可逆計算的量子電腦模型5。1985年英國牛津大學的杜奇(David Deutsch)提出量子邱奇-杜林機的量子電腦模型,並指出任何物理過程原則上都能極佳地以量子電腦來模擬6。但是因為量子態的測不準特性和量子系統容易受環境雜訊干擾,量子電腦在實現上有極大的困難,所以當時並未引起許多注意。直到1994年AT & T貝爾實驗室的蕭爾(Peter Shor)7,8發展並證明出第一套量子演算法:量子因式分解演算法。這一演算法證明運用量子電腦能有效地進行大數的因式分解,這原本在傳統的資訊領域中是被視為無法有效計算的NP問題。1996年葛洛弗(Lov Grover)9,10提出可以在巨量而雜亂的資料中快速搜尋資料的量子搜尋演算法。自此在物理學界逐漸掀起了研究量子資訊的熱潮,世界各國的大學和研究機構都紛紛投入到量子計算的研究中,並運用諸如核磁共振、離子阱及超導約瑟夫森結等各式物理系統來進行量子計算的基礎研究11-13

再從產業革命發展的角度來看,以往促使產業進步的科學技術皆是以古典物理學為主的,即使在20世紀資訊產業革命時期亦然。雖然第一次量子革命使人們理解了量子力學的原理,促成半導體產業技術的進步,但整個產業的技術基礎還是根據古典物理的原理,並未大量運用到純粹的量子特性。近年來隨著半導體產業在晶片微影製程中元件尺寸的不斷縮小,量子效應將成為必需面對的難題,使業界遵循了50年的摩爾定律即將面臨更大的挑戰。為了產業未來的持續發展,也為了追求更高速的運算能力,因此促使各國紛紛投入量子技術的發展。

第二次量子革命的技術項目

第二次量子革命指的不是科學理論上的量子革命,而是在產業上運用量子技術的創新發展。因此著重的是如何在傳統的工具或技術中運用量子力學原理以增進其效能,甚或是開發全新的工具與技術。圖1表示的是量子技術的各個項目,在各別的項目中困難度最高,但最具有革命影響力的就是量子資訊領域。

圖1 量子技術各個項目

量子資訊科學包含了量子計算,以及量子通訊兩方面。量子計算是以量子力學的疊加態原理及非局域糾纏態為基礎,研究資訊處理的科學。應用量子特性來處理資訊的好處是可以增大資訊容量、提高運算速度及確保資訊安全。在實現量子運算上,我們首先需要選定物理系統,繼而設計實驗步驟,以期完成計算任務。

量子電腦的概念源於費曼提出的可逆電腦,運用量子位元的相干疊加態來進行平行運算。因為量子位元極易與環境雜訊作用而去相干,故實現上有其困難點。可能實現量子電腦的物理系統有許多,例如離子阱14、共振腔量子電動力學15、超導約瑟夫森結16、核磁共振17、冷原子18、量子點19等。雖然近年來這些技術都各自取得了重大進展,至於那一個方案能在未來實現真正的量子電腦都還有待進一步的研究。

量子模擬是指利用量子電腦來模擬自然界裏的各種量子系統,也就是量子模擬器。因此量子模擬器可以視為量子電腦的類比物,相對於通用型的量子電腦而言,它的優勢在於不需要完全控制每一個量子位元,因此更容易實現。量子模擬運用在了解複雜的化學反應、研發新藥及新穎材料上將有很大的助益。

量子演算法是能在量子電腦上運行的演算法,它利用了量子相干性或其他量子特性來提高計算速度。蕭爾演算法和葛洛弗演算法是目前最具廣泛影響力的兩種量子演算法。現階段量子演算法的研究主要就是圍繞前述兩種核心量子演算法來展開。

量子通訊分為兩種形式。一種是應用純量子原理的量子通訊,例如量子隱形傳輸。另一種是將量子原理與傳統通信、加密技術結合的方法,例如量子密碼學,這是融合了古典與量子的通訊方法。也是量子資訊領域中研究最久最成熟的子領域。美國、英國、瑞士、瑞典、日本及中國都分別實現了在地面的量子密碼傳輸。如今中國藉著量子衛星的發射,將量子密碼傳輸從地面擴展到了太空。

在量子感測器與量子元件方面,因為量子疊加態及量子糾纏態對於環境變化非常敏感,所以可以用來製造非常精確而靈敏的感測器,例如可應用於地質調查及國防太空領域的重力感應器,精確計時用的量子鐘,醫學用途的磁力感應器等。而且相對於量子電腦而言,這類感測器及元件的研發可在較短時間內完成。

量子控制方面,因為在古典原理下運作的控制系統已被指出並不適合於量子系統的運作20,因此發展一個通用的量子控制理論也是對未來實現各項量子技術的重要工作。

各國對於量子技術發展的投入

美國

於2000年即把量子電腦的發展列為國家科技戰略目標之一。2009年白宮國家科技委員會提出聯邦量子資訊科學展望白皮書21。2016年白宮科技政策辦公室又提出了“美國先進量子資訊科學:國家的挑戰與機會”報告書22,再次強調發展量子資訊科學的重要性。美國對於量子資訊科學與技術的研究補助廣泛的分布於各研究單位與相關研究計畫中,如美國國防部高等研究計畫署DARPA、國家科學基金會NSF 、情報高級研究計畫局IARPA、國家安全局NSA、國家太空總署NASA、能源部科學辦公室DoE SC和國家標準與技術研究院NIST等,都資助了相當多關於量子技術研發的計畫。此外各大學,如MIT、CIT、史丹佛大學、加州柏克萊大學等,及民間企業,如HP、IBM、Microsoft、Google、Intel等,也都紛紛成立量子資訊研究單位積極投入相關研發。

加拿大

從1994年開始自然科學與工程研究理事會NSERC即資助量子計算的基礎研究,至今已累積投入超過2500萬加元。滑鐵爐大學於2002年成立了量子計算研究所 (IQC),該研究所同時在加拿大政府與民間企業資助下不斷擴大規模,為加拿大指標性的量子相關技術研究機構。除了相關的量子技術方面的研究外,更以建造通用型量子電腦為主要目標。

歐洲

歐洲地區己有超過20個國家投入量子資訊的研究,並分別提出了相關的大型計畫,例如奧地利的因斯布魯克大學、義大利的羅馬大學及瑞士的日內瓦大學等,在瞬間傳輸及長距離的通訊安全方面都已有相當重要的成就。歐盟在「展望2020」未來新興技術主軸計畫中即包含了量子模擬技術研究。歐盟執行委員會於2015年舉辦了一場量子技術與工業研討會23,更於2016年發布了量子宣言1,預計在2018年啟動量子技術旗艦計畫,目的在維持歐洲在量子研究方面的領導地位,吸引發展量子技術的企業與投資,發展量子技術以對世界性問題提供更好的解決辦法。並規劃了一連串的行動以及技術地圖的擬定。

英國

英國在量子技術研究方面亦處於全球領先地位,英國政府成立了量子技術戰略顧問委員會擬定了國家量子技術戰略,於2013年投入2.7億英鎊成立英國國家量子技術計畫,幫助量子行業在英國紮根24。又於2015年提出英國國家量子科技策略25,26並承諾將投入1,500萬英鎊於量子技術人力資源培育,預備為未來的勞動力提供高級技能,以實現量子技術能為英國帶來利益。

日本

2000年日本科學技術振興機構(JST) 在《先進技術探索研究計畫》中,設定了為期5年的量子計算與資訊研究項目。2001年日本制定了第二次科學技術基本計畫,將量子計算與資訊列為補助重點之一。投入大量研究經費並設立相關研究單位。2009年日本學術振興會(JSPS)設立《世界一流科學技術創新研究資助計畫》(FIRST)也重點資助了量子資訊的研究發展。2011年日本在學術審議會的尖端研究基礎委員會下設立了「光量子束研發作業委員會」。研擬光科學與量子技術從現在到未來的策略方針27,以期將新技術促進產業發展,增強國際競爭力。

新加坡

新加坡國立大學由政府資助於2007年斥資1億5000萬新元成立當時世界最大的量子計算實驗室Quantum Computing Lab. 此為東南亞第一個量子資訊科學研究所,並以成為此領域的領導者為目標積極發展相關研究。

中國

已將量子資訊列為國家自然科學基金優先資助領域,並成立多個量子資訊與計算研究機構,如中國科學院的量子信息重點實驗室,中國科技大學量子通信與量子計算實驗室,教育部量子資訊與量測重點研究室,原子分子與奈米科學中心的量子資訊研究,北京清華聯合成立量子信息與測量重點實驗室等。2016年中國國務院發布《國家創新驅動發展戰略綱要》點出十大產業技術體系創新,其中在發展引領產業變革的顛覆性技術方面,提出大陸應要積極開發量子資訊等技術。在量子通訊發展方面,大陸於2016年8月發射世界首顆量子通訊實驗衛星,並計畫在2030年建成全球化的量子通信網路28

近年世界各國投入量子技術研究的資源,如表1 。歐盟在發表量子宣言之前即已投入了最多的人力與資金,緊追在後的是美國與中國,美國投入較多資金而中國則投入較多的人力。

表1 世界各國投入量子技術研究的資源26

國家人力資金(百萬歐元)
美國1217360
加拿大347100
巴西10411
歐盟2455550
英國453105
荷蘭9427
瑞士19767
西班牙15525
義大利21636
法國22452
丹麥7322
德國554120
芬蘭5112
瑞典6215
奧地利10835
波蘭10112
中國1913220
日本32963
南韓7813
新加坡13644
澳洲24975
2013-2015年的人力及年度預算

國際產業動態

Google

Google自2009年起就一直在探索量子電腦。在2013年從加拿大新創公司D-Wave Systems採購「全球首台商用的量子電腦」,此電腦雖配置了128個量子位元,但並非所有量子位元都互相連結。並與NASA艾姆斯研究中心合作展開研究。2013年Google在量子計算上花費的研發費用大約是80億美元。次年,Google繼續加大在量子計算上的研究,宣佈與美國加州大學聖塔芭芭拉分校專家共同開發量子計算,並裝備了最新一代量子電腦D-Wave 2X,此電腦配置了512個量子位元,同樣運用了量子效應來進行運算,但此電腦仍未被學術界普遍認可其為真正的量子電腦。於2015年3月Google宣布阻礙量子計算機發展的關鍵問題中的一個解決方案已經被驗證可行,並發表於國際頂尖期刊Nature29。在2016年再次公佈了新型量子電腦的開發計畫30

IBM

2015年發表了在檢測量子運算錯誤上的議題有關鍵性的突破31。2016年5月4日,IBM 正式推出了一個名為「IBM量子體驗」(IBM Quantum Experience)的網上平台32,將一台位於紐約 TJ Watson 研究中心、擁有5個量子位元(qubit)可編程的量子電腦向公眾開放。使用者可透過雲端技術,用個人電腦或智慧手機便能體驗用量子電腦操作和運算,目的在集合眾人的智慧以促進量子運算的發展。

Intel

英特爾公司於2015年9月宣布將投資荷蘭QuTech研究機構5,000萬美元,共同開發量子電腦33。QuTech是由TU Delft科技大學與荷蘭工研院TNO於2013年共同成立的研究機構,專精研發量子技術的發展。Intel與QuTech合作的重點聚焦於量子計算容錯技術,TNO的工程師將專注於量子運算的架構,並以倍增可用於量子計算的量子位元數量為目標。

研究論文與專利分析

學術論文的發表數量分析可以反映出各研究領域的研發趨勢。本文以湯森路透公司的Web of Science 論文資料庫為資料源。對1991年至2015年依量子技術相關領域研究的關鍵字調查各領域研究論文在歷年發表數量的變化趨勢。

圖2是以“Quantum Information”,“Quantum Computation”,及“Quantum Communication”為關鍵字搜尋從1991年至2015年於Web of Science上收錄的發表論文數。可以看出從2000年開始論文數量逐漸攀升,與各國開始投入研發的時間相符合。

圖2 1991-2015年在“Quantum information”,“Quantum computation”及“Quantum communication”領域所發表之SCI論文數量統計

圖3是以“Quantum Computer”,“Quantum Simulation”,“Quantum Algorithm”,“Quantum Teleportation”與“Quantum Crytography”為關鍵字所搜尋出1991-2015年間的SCI論文發表數量,其中量子電腦在1998年起開始有一波增長到2002年趨於平緩,而量子模擬在2010年前都較為沈寂,之後則開始增加。這可能是在研究初期有較多人投入較前沿且挑戰性高的量子電腦研究,因其實現難度高,而導致轉向相對容易實現的類量子電腦的量子模擬器研究。量子演算法是實現量子計算的關鍵核心之一,但自1994年蕭爾的量子因數分解演算法及1996年葛洛弗的資料搜尋演算法之後還未有更突破性的進展,這也可以從圖中論文發表數量的持平表現得出。至於量子傳輸的研究基本上也隨著相關領域的發展逐漸遞增。

圖3 1991-2015年在“Quantum computer”,“Quantum simulation”,“Quantum algorithm”,“Quantum teleportation”及“Quantum cryptography”領域所發表之SCI論文數量統計

圖4是以“Quantum control”,“Quantum metrology”,“Quantum device”及“Quantum component”為關鍵字所搜尋出在1991-2015年間發表的SCI論文數量,其中有關量子控制方面,因為在基礎科學領域很早便開始研究對於微觀系統的操控,所以論文發表開始增加的時間點較早,數量也較多,同時可以看出此一領域的研究成果仍在穩定增加中。運用量子特性所發展的量測技術從2008年起開始有較多的研究成果發表,且增加的速度相當快速。有趣的是這個發展的時間點似乎與智慧型手機發展的時間點重合。至於與量子元件或量子設備相關的研究可能其關鍵字會依各元件或設備的功用不同而有其特定的關鍵字,所以圖中數據可能較無法反映出真實的研發成果數量。

圖4 1991-2015年在“Quantum control”,“Quantum metrology”,“Quantum device”及“Quantum component”領域所發表之SCI論文數量統計

1991-2015年各國在量子資訊領域發表SCI論文總數的前20名國家,如圖5。數量最多的是美國有2422篇,中國大陸緊追其後有2147篇。領先第三名的德國一倍以上。自第四名的英國以下論文數量都在一千篇以下。

圖5 1991-2015年全球發表在Quantum Information領域之各國SCI論文數量最多的前20名國家排名

圖6為台灣近年發表在量子資訊領域的SCI論文數量,台灣發表論文總數為69篇,發表數量全球排名在第28位,佔總數的0.73%。從歷年論文數量發展趨勢來看,有增加的趨勢,但每年實際發表論文數量差距頗大,應是因為投入研究的人數較少所致。

圖6 我國歷年發表於Quantum Information相關領域之論文數量

相關專利方面統計至2016年10月於Quantum information領域,在美國已核准的專利數量,見圖7。專利核准總數有715件,可以看出歷年核准件數自2003年起有逐年升高的趨勢。圖中歷年專利申請件數是對應到已核准專利之申請年,並不代表當年申請專利的總數,因為部份專利還在審查中,所以圖中近幾年呈現的下降趨勢並不代表實際申請專利件數下降。圖中可以看出平均一件專利從申請到獲證大約要三年的時間。

圖7 Quantum Information技術領域相關之美國專利歷年核准專利件數及其對應之申請年數量

從各國所獲得的美國專利數量排名來看,前十名的國家,如表2 。美國以494件專利遙遙領先其他國家。專利權人數為157人,平均一位專利權人擁有3件專利,總發明人數有769人。位居第二名的是日本,有96件,平均一位專利權人擁有近4件專利。第三名是加拿大,有19件。第四名是英國,有17件。這兩個國家都是平均一位所有權人擁有一件專利。第五名是開曼群島,一位專利權人(格羅方德半導體股份有限公司)即擁有十件專利。第六名以後的國家專利件數都少於十件。

表2 於Quantum Information技術領域取得美國專利核准數量最多之前十名國家之專利件數、專利權人數及發明人數

排名國家專利件數專利權人數發明人
1美國464157769
2日本9626131
3加拿大191232
4英國171749
5開曼群島10117
6南韓9612
7澳大利亞9725
8法國8818
9以色列8525
10奧地利7510

我國對量子資訊及相關技術的研發狀況

國科會工程處(現科技部工程司)於2003年即啟動了「量子資訊科學」先導性研究計畫,曾引起諸多資訊專家學者回應,而投入相關研究。在科技政策發展規劃方面,民國94年至97年(2005-2008)的國家科學技術發展計畫34中將量子資訊科學列為優先發展項目之一。此外,工程處的資訊工程與智慧計算學門於2007年及2010年的學門研究領域規劃書中亦有量子計算領域的研究規劃35,其中包含了量子計算理論、量子電路、量子演算法、量子密碼及量子資訊學等五大領域。但此領域因歷年申請相關研究計畫的數量逐漸減少,以至於2014年的研究領域規劃書中已刪除量子計算領域的規劃。目前僅有科技部自然司中的物理學門中仍持續有量子資訊領域的研究規劃。

國內大學中,成大於2003年成立量子資訊科學研究中心,以奈米國家型科技計畫結合物理、資訊工程、材料,以奈米元件為啟始點進行量子資訊的相關研究。同時國內相關學者專家亦成立促進量子產業發展的台灣量子科技學會,期望採團隊合作的方式來進行研究。但目前相關的研發能量及活動並不積極,可能因為量子資訊方面的研究需要用到許多數學與物理工具,此跨領域的研究對於資訊工程背景的學者是一大挑戰。台大則設立了量子科學與工程研究中心,此為台大校級跨領域研究中心,中心成員多數以物理系教授為主,工程領域成員相對較少。

再以GRB政府研究資訊系統盤點國內相關的研究計畫數量,見表3 ,其中計畫數量最多的是與量子資訊領域相關的計畫,前十大計畫主持人都屬於物理系的教授,而其他領域的計畫前十大計畫主持人亦將近半數都是物理系的教授。

表3 歷年各領域執行之研究計畫件數

領域量子資訊量子電腦量子演算法量子模擬量子通訊量子密碼
件數2457426307891

從國內目前學界的研究狀況來看,正當世界各科技先進國家積極推動量子技術的工程應用發展時,國內相關的研究似乎仍侷限在基礎研究的領域。

結論與建議

世界各國都已經積極的投入量子技術的研究,除了美、英、法、德、日等傳統科技大國外,與台灣環境相近的荷蘭,甚至小至城市國家新加坡都投入了相當的研究資源,在在顯示全球的量子競賽已經展開。量子原理的運用已不再拘限於學術界,以量子技術中的要角量子資訊來說雖然相關研究過去多以學術研究為主,但近年國際資訊大廠亦積極投入並展開專利布局。就在不久前,量子電腦還普遍被視為是未來的技術,但Google已提出,量子電腦將是在幾年後就會實現的技術。就是因為量子技術的重要性與其可能對社會及產業帶來的巨大衝擊,所以無人敢忽視其未來的發展潛力,這也是促使各國政府甚至民間資訊大廠近來大量投入量子資訊及相關量子技術研發的主要原因。值此關鍵時刻,台灣也應深思開始在此領域積極規劃與布局。

歐盟的量子宣言提出的是一個旗艦級的長期計畫,預期聯合歐洲各國在教育、科學、工程與創新的產業發展,實可作為我國相關科技發展規劃的借鏡。圖8顯示了此一計畫的各個要素之間的關係。量子技術的發展是建構在教育和科學的堅實基礎之上,在工程部份建立能以新技術來設計、建造和使用的能力,再以設定重點目標的專案型計畫來驅動基礎研究轉化為能吸引企業投入的創新技術,並輔助小型具潛力的量子科技公司發展。也就是說這是從概念、理論和將實驗室結果向可應用產品發展的完整規劃。

圖8 歐盟規劃之量子技術發展架構

歐盟量子宣言規劃的量子技術發展地圖中,每一個量子技術領域都規劃了各自發展的時間軸,以量子計算為例,其商業效益可能在10年甚至20年後才會顯現,但像是量子感測器則有望在不久的將來即出現在市場中,此規劃使相關量子產業的發展有完整的短、中、長期的完整布局。國內部份專家認為現在即應該進行宏觀性的技術與專利布局。建議召開國內專家會議討論如何在有限的科研資源下規劃適合我國量子技術發展的方向與應著重的技術節點。

綜觀我國過去在量子資訊領域方面發展所出現的阻滯現象,應該與量子技術發展是極度需要跨領域結合的特性有關。因為可能多數資訊領域的專家學者並不熟悉基礎量子力學原理,在相關研究上便容易遭遇難以克服的因難。也就是說在科學與工程之間存在了需要銜接起來的鴻溝,這種情況在許多科學領域亦屢見不鮮,例如自旋電子學,在應用於資訊處理的發展上國內還停留在物理的研究,而科技先進國家已進入電子工程領域的研發階段。因此有關我國在量子技術方面的研究發展方式,或可考慮以大型專案計畫,以專家討論結果設定適合我國發展的重點目標,例如先從較易實現的量子感測器開始,結合自然科學領域(數學、物理)及工程領域(電子、電機及資訊工程)的學者並與法人研究機構共同進行量子技術的跨領域研究,並可與先進國家進行國際合作,同時建立所需的核心設施,以發展量子技術生態系統,讓科學家、工程師及相關產業匯聚在共同的技術發展路線上。

從目前趨勢來看,預估未來量子工程將會成為顯學,懂得量子技術的專業人員會成為未來發展量子產業的重要關鍵。台灣除應積極規劃發展應用廣泛的各種量子技術,同時應注重相關人才培養。可將量子原理與應用的學習推廣至工程領域的各學門中,並為工程師、量子技術人員和應用研發人員提供教育專案,以滿足未來量子產業中極需要的量子技術相關人才。此外,在如何加速將國內量子科學基礎研究成果擴展至量子工程與技術應用上,可建立如量子創新基金,為各類將量子技術轉變為產品的公司提供資金支援,銜接上游學研與下游產業,推進國際合作,加強人才網路和資訊交流,提升我國科技產業創新動能,以創造新的量子產業,迎向未來科技發展。

參考文獻

  1. Quantum Manifesto: A New Era of Technology(2016);歐盟執委會,量子宣言,取自:https://ec.europa.eu/futurium/en/content/quantum-manifesto-quantum-technologies
  2. 中國經濟網,取自:http://tech.ce.cn/news/201608/24/t20160824_15208141.shtml
  3. Quantum Technology: The Second Quantum Revolution,取自:https://arxiv.org/ftp/quant-ph/papers/0206/0206091.pdf
  4. P. Benioff, Journal of Statistical Physics 22, 563-591 (1980)
  5. R. P. Feynman, International Journal of Theoretical Physics 21, 467-488 (1982)
  6. D. Deutsch, Proceedings of the Royal Society of London A 400, 97-117 (1985)
  7. P. W. Shor, Algorithms for quantum computation: discrete logarithms and factoring, Proceedings 35th Annual Symposium on Foundations of Computer Science, pp. 124-134, Santa Fe, NM, USA.
  8. P. W. Shor, Polynomial-Time Algorithms for Prime Factorization and Discrete Logarithms on a Quantum Computer, SIAM J. Comput. 26, 1484-1509 (1997); arXiv:quantph/9508027v2
  9. L. K. Grover, A fast quantum mechanical algorithm for database search, the Proceedings 28th Annual ACM Symposium on the Theory of Computing, p. 212 (1996).
  10. L. K. Grover, Quantum mechanics helps in searching for a needle in a haystack, Phys. Rev. Lett. 79, pp. 325-328.
  11. 張為民,量子資訊科學的發展與展望(2003),物理雙月刊,廿五卷四期,第487-491頁。
  12. 管希聖,淺談量子資訊與量子計算(2008),物理雙月刊,三十卷五期,第497-499頁。
  13. 黃吉川、謝金源、李哲明,量子計算與資訊(2003),科學發展, 363期,第46-53頁。
  14. J. I. Cirac, and P. Zoller, Quantum Computations with Cold Trapped Ions, Phys. Rev. Lett. 74, pp. 4091-4094.
  15. Q. A. Turchette et al., Measurement of Conditional Phase Shifts for Quantum Logic, Phys. Rev. Lett. 75, pp. 4710-4713.
  16. A. Shnirman, G. Schön, and Z. Hermon, Quantum manipulations of small Josephson junctions, Phys. Rev. Lett. 79, pp. 2371-2374.
  17. N. A. Gershenfeld, and I. L. Chuang, Spin-Resonance Quantum Computation, Science, 275, pp. 350-356.
  18. D. Jaksch et al., Cold bosonic atoms in optical lattices, Phys. Rev. Lett. 81, pp. 3108-3111.
  19. D. Loss, and D. P. DiVincenzo, Quantum computation with quantum dots, Phys. Rev. A, 57, pp. 120-126.
  20. H. M. Wiseman and G. J. Milbum, Quantum theory of optical feedback via homodyne detection, Phys. Rev. Letts. 70, pp. 548-551.
  21. A Federal Vision for Quantum Information Science, Jan. 2009,取自:http://calyptus.caltech.edu/qis2009/documents/FederalVisionQIS.pdf
  22. Advancing Quantum Information Science: National Challenges and Opportunities, July 2016,取自:http://walsworth.physics.harvard.edu/publications/2016_QIS_report.pdf
  23. Workshop on Quantum Technologies and Industry, May 2015,取自:https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/news/report-workshop-quantum-technologies-and-industry
  24. 英國國家量子技術計畫UK National Quantum Technologies Programme,取自:http://uknqt.epsrc.ac.uk/
  25. National strategy for quantum technologies, Mar. 2015,取自:https://www.gov.uk/government/publications/national-strategy-for-quantum-technologies
  26. A roadmap for quantum technologies in the UK, Sep. 2015,取自:https://www.gov.uk/government/publications/quantum-technologies-maximising-the-benefits-for-the-uk
  27. 黃龍光,劉小平,李澤霞,冷伏海,量子計算國際發展態勢分析,國際科學技術前沿報告2014,第1-26頁。
  28. 中國國務院發布《國家創新驅動發展戰略綱要》,取自:http://news.xinhuanet.com/politics/2016-05/19/c_1118898033.htm
  29. J. Kelly et al., State preservation by repetitive error detection in a superconducting quantum circuit, Nature 519, 66-69 (2015)
  30. 谷歌量子電腦霸權計畫Google’s plan for quantum computer supremacy,取自:https://www.newscientist.com/article/mg23130894-000-revealed-googles-plan-for-quantum-computer-supremacy/
  31. A. D. Córcoles et al., Demonstration of a quantum error detection code using a square lattice of four superconducting qubits, Nature Communications 6, Article number: 6979 (2015)
  32. IBM Quantum Computing,取自http://www.research.ibm.com/quantum/
  33. QuTech quantum institute enters into collaboration with Intel,取自:http://www.tudelft.nl/en/current/latest-news/article/detail/quantuminstituut-qutech-start-samenwerking-met-intel/
  34. 國家科學技術發展計畫(民國94年至97年),科技部,取自:https://www.most.gov.tw/folksonomy/list?menu_id=a319512e-e4f9-436b-aa75-f273eea2abcf&l=ch
  35. 國科會工程處(現科技部工程司)智慧計算學門,量子計算領域規劃書,取自:http://www.etop.org.tw/dsp/E08-1.php?c=dsp12220&p=3826