清华大学领先全球 研制最小量子电脑仅用1颗光子

清华大学物理系、前瞻量子科技研究中心教授褚志崧领导的研究团队16日宣布，成功研发出仅仅使用1颗光子的全世界最小量子电脑。（清华大学提供／陈育贤新竹传真）

清华大学物理系、前瞻量子科技研究中心教授褚志崧领导的研究团队16日宣布，成功研发出仅仅使用1颗光子的全世界最小量子电脑，这也是台湾研发出的第1套光学量子电脑。

褚志崧团队今天在记者会现场展示，以在1条环状光纤内跑动、只有1颗光子的光量子电脑来完成质因数分解等复杂的数学运算，如15=5x3。褚志崧表示，这是全世界首次以1颗高维度、也就是多次元的光子来实现量子演算法，团队已将这项领先全球的突破发表在上个月的《物理评论》期刊（Physical Review Applied）。

清华大学校长高为元表示，这绝对是量子电脑的一大里程碑，他去年才参观过美国最先进的量子电脑实验室，印象最深刻就是庞大的冷却系统，将温度控制在摄氏零下273度，设备也占去1个大房间，清华团队今天发表的光量子电脑却可在室温下操作，且设备只有1个盒子大，「真希望未来我们每个人桌上都有1台光量子电脑！」

褚志崧指出，光子（Photon）是传递电磁作用的基本粒子，为了让1颗光子携带更多的资讯，团队成功研发出可在1个光子的32维空间里储存资讯的技术，宛如「多重宇宙」。

众所周知，1维是1条线；2维以长、宽成1平面；3维则是长、宽、高的立体。而褚志崧打造出的这颗光子，则有32维空间来储存资讯，也就是32次元，打破了世界纪录。

他比喻，有32维储存空间的光子，就像是把1台只能载1个人的脚踏车，改造成1台连结32节列车的火车，就能载运更多的乘客。

褚志崧指出，国外发展的光量子电脑最多可达到数百颗光子，但光子为机率性出现，「这秒还有，下1秒就消失了，」很难控制让多颗光子同时出现。因此，褚志崧改变思路，「何不专注在把所有资讯都压缩在1颗光子上？」团队接下来的目标是持续挑战并提升单一光子的资讯储存容量，让1颗光子能够容纳更多的资讯，实现更复杂的量子运算。

清华大学理学院院长牟中瑜指出，褚志崧的研究成果为建构量子电脑找到了1套新的途径「单光子的量子电脑」。有别于目前国际间所追求的建构主流，它的优点是可结合同样采用光来传输的量子通讯，形成量子网路，并且可以在室温下进行，这是很大的突破，特别是此技术可以与目前的矽光子技术结合、与古典电脑整合在一起，有很大的潜力让台湾能延续在半导体技术的优势，是台湾主导量子电脑发展的契机。

牟中瑜特别提到，这套光量子电脑是清华大学前瞻量子科技研究中心自主研发的成果，展现清华在量子科技的创新能力与技术实力。光量子电脑技术未来的应用范围将十分广泛，包括加速新药研发、优化物流、并可与量子通讯结合以改善资安等；以其大幅超越目前超级电脑的计算效率，可进一步推进AI等未来产业的发展。