《量子電腦的興起以及所帶來的影響》（下）⠀ ⠀ 本文編輯 | 張泳泰⠀ ⠀ 專欄文章 | 完稿日期2021/2/27⠀ ⠀ （續上篇）⠀ ⠀ ❐量子電腦所帶來的影響⠀ 1️⃣人工智能：⠀ 人工智能的強項在於大數據分析而在數據與數據複雜性不斷增長的情況下，傳統電腦的運算能力面臨越來越大的壓力，但隨著量子電腦的出現量子運算的平行性能夠幫助AI更快速的比對數據間的差異與整合各項數據，這樣不僅排解原本的運算壓力更讓AI的學習能力更上一層樓。⠀ ⠀ 2️⃣RSA加密演算法：⠀ RSA加密演算法是一種非對稱加密演算法，基礎的加密原理是運用極大整數質因數分解的難度造成電腦必須耗費巨額時間運算，而讓破解變得不可行藉此達到保密效果。但是RSA演算法本身具有週期性，而這種有週期性的問題正好是量子電腦擅長的領域。⠀ ⠀ 雖然目前的量子電腦還沒有足夠的能力破解RSA演算法，但難以保證在十年後RSA演算法還能繼續保護我們的資訊，且RSA的應用範圍相當廣泛，從社群媒體到軍事通訊都是它的應用範圍，若在沒有準備的情況下遭到破解，後果將難以設想。對此美國國家標準與技術研究院早在2012年就開始後量子加密專案，目的在於找出能夠對抗量子電腦的加密系統。⠀ ⠀ 3️⃣化學製藥與材料研發：⠀ 傳統電腦在模擬化學反應時，常常需要簡化電子間的強互動，避免資訊量過大導致傳統電腦無法運算，但在某些化學反應中，電子間的強互動卻是關注的重點之一，如果簡化便無法了解真實的化學反應造成模擬上的困難，其中高溫超導體材料、含金屬的酵素活性位點等等都是無法用傳統電腦模擬的。而量子電腦的運算能力能夠解決這樣的問題讓新藥和新材料的研發更加順利。⠀ ⠀ 4️⃣半導體產業面臨的問題：⠀ 隨著晶片研製越來越接近摩爾定律末期，半導體產業面臨了該如何處理發生在晶片上的量子效應、成本增長、晶片良率下降等問題，而目前半導體產業界目前的做法是導入EUV（極紫外光刻）技術，或者使用異質整合利用半導體技術將兩種不同的晶片垂直整合在一起。而現在量子電腦的出現也成了解決摩爾定律瓶頸的方案之一。⠀ ⠀ -⠀ ⠀ ❐世界各國對量子科技的投入⠀ 由於全世界對於量子領域的投入不是只有量子電腦，而是更全方位的投入量子加密技術、量子通訊、量子感測器等等量子科技，所以下面的內容與政策含括的將不只有量子電腦。⠀ ⠀ 🇺🇲美國：⠀ 隨著美中競爭越演越烈，量子電腦的研製也成為了中美競爭的新戰場。美國在2018年由能源部宣布要投入2.18億美元約新台幣65億在發展量子電腦軟硬體、量子新材料合成等等領域，並在同年通過一個量子電腦法案，將要在2023年前投入13億美元約新台幣400億，全力發展量子科技，美國議員拉馬爾·S·史密斯（Lamar Smith）也曾說過：「這是一場我們必須贏的比賽」徹底表現出美國在這場量子競賽的決心。⠀ ⠀ 🇨🇳中國：⠀ 作為美國最強而有力的競爭對手，中國在量子領域的投入也不遑多讓，中國除了九章量子電腦以外，還在2016年時發射了量子衛星墨子號，朝向量子通訊的研究方向前進，由於量子通訊本身不是依靠加密技術來保障資訊安全，而是利用量子的基本原理來保障安全，所以只要發展順利中國便可徹底解決資安問題。⠀ ⠀ 🇪🇺歐盟：⠀ 歐盟在2016年發布量子宣言，並在2018年正式啟動量子旗艦計畫，該計畫時間長達10年，預計投入10億歐元約新台幣350億，致力於發展量子通訊、量子計算、量子模擬等等項目，而此項計劃有四個目的，分別為提升歐盟量子工業競爭力使歐洲成為未來工業的領頭羊、擴大歐洲在量子領域研究、吸引新創業務與量子科技投資、期望量子科技能在能源、健康、安全、環境等領域的問題上提供更好的解決方案。⠀ ⠀ -⠀ ⠀ ❐台灣對量子電腦的規劃⠀ 由於台灣不像中美擁有大量資源能夠投資在量子產業中，因此政府希望能夠在量子產業鏈中扮演關鍵技術的提供者，藉由台灣目前半導體產業優勢發展量子晶片，並且結合產官學三方共同發展。⠀ ⠀ 而政府方面在2020年由科技部、經濟部、中央研究院跨部門成立國家量子隊，預計在5年內投入80億新台幣發展量子元件和物理、量子演算法、量子通訊與量子計算機。⠀ ⠀ 產業方面鴻海集團與中原大學合作量子電腦學分專班，也和台大物理系的Q-Hub實驗室合作，並舉辦營隊培養量子人才。學界方面則是有台大IBM量子中心，為全球第 7 個可以使用 IBM 量子電腦技術的地方，致力培養量子軟硬體人才。⠀ ⠀ -⠀ ⠀ ❐附錄⠀ 1️⃣富岳：⠀ 富士通與日本理化學研究所共同開發的超級電腦，為世界上最快的超級電腦。⠀ ⠀ 2️⃣非對稱加密：⠀ 簡單來說就是產出一對公鑰與私鑰，私鑰不能外流而公鑰可以交給任何一個人，那個人再透過公鑰將他想傳達的訊息加密回傳給你，而你就能夠利用私鑰進行解密讀取訊息。⠀ ⠀ 3️⃣摩爾定律：⠀ 主要是在描述積體電路每過18個月電晶體的數目就會成長一倍，即晶片效能將提升一倍。另外摩爾定律並非是某種科學定律，只是對於未來的推測。⠀ ⠀ 4️⃣量子疊加態：⠀ 粒子能夠同時存在不同的量子態，而必須要所有量子態疊加才能完整的描述粒子的狀況。⠀ ⠀ 5️⃣量子糾纏：⠀ 兩個或兩個以上的粒子形成的系統中，即使粒子間隔非常大仍然能夠互相影響的現象。

燒腦啊、燒腦啊！ 各位夥伴晚上好！以下是我與楊小七關於《與神對話》PART II 的精彩對話片段，也一併分享大家～ 《與神對話》作者提到「沒有『時間』，而『你』永遠存在」。 作者與小七說的「時間並不存在」這件事，相信絕大部分的人都無法理解，甚至完全不能接受，好的，讓我來試著當一部「無敵CD翻譯機」吧（如果你不知道這是什麼東東，代表你比我年輕很多，哈哈哈.... 首先，「時間」的概念必須回到「空間」裡面來講，大家應該還記得我們曾經探討過的空間與時間概念，我們生活的「物質世界」就是 三維度空間＋一維度時間。 一維度空間是「線」的概念，生活在一維度空間的「東西」，只能一個跟著一個的排列成一條線，無法超車也無法改變順序，不是沿著線向前移動，就是向後移動。 二維度空間是「面」的概念，生活在二維度空間的「東西」，可以在這個平面裡面自由移動，彼此可以繞過，但無法跳過，因為「跳」就是離開原本的平面了。 三維度空間是「立體」的概念，生活在三維度空間的「東西」，可以在這個空間中，自由的往上、往下、往左、往右、往前、往後的移動，彼此不但能夠繞過，還可以跳過。 等一下，上面只是「空間」的概念，還沒有提到「時間」，所以，一維度空間裡的「東西」是靜止的，二維度空間裡的「東西」是靜止的，三維度空間裡的「東西」仍然是靜止的，這些「東西」只有「座標」，可以標示出「位置」，但不會有「移動」的狀態，因為「移動」是相對於「時間」的概念。 從Ａ點移動到Ｂ點，就有多少時間內移動多少距離的概念存在，所以.... 一維度空間＋一維度時間＝二維度時空 二維度空間＋一維度時間＝三維度時空 三維度空間＋一維度時間＝四維度時空 我們目前存在的地方就是「四維度時空」，在這個時空中，我們是以物質的型態存在，如果你想從台北移動到紐約，就必須去計算要花多少時間，經過什麼路徑，才能完成這個移動，這是「物質世界」的特性，也是「物質世界」的限制，因為，我們無法「瞬間」從台北移動到紐約。 講到這裡，啊不就是「時間」的概念嗎？為什麼《與神對話》作者和 小七 都說「時間並不存在」？（看到鬼齁.... 好的，請大家先深呼吸，調整好坐姿，因為接下來就準備開始「燒腦」了，是上千萬伏特高壓電的等級，如果因此燒壞腦細胞，請記得找林棋凡博士求救（哈哈哈，歪樓 XD 試著再想一下，如果我們進入「四維度『空間』」的話，那會是怎樣的情境？ 根據物理學家的數學模型去推導得知， 二維度空間是「兩個」一維度的「線」相互垂直成「面」； 三維度空間是「三個」一維度的「線」相互垂直成「立體」； 那麼，四維度空間應該是「四個」一維度的「線」相互垂直成「？」.... 是的，這已經超出我們的想像了，科學家已經透過電腦模擬出四維度「空間」的圖形，我在前陣子的《量子開麥拉》電影欣賞會中，有特別將五維度、六維度、....11維度時空的電腦動畫整理給現場觀眾看，各位也可以從網路上去 google 一下。 科學家在模擬進入「四維度空間」時，驚人的發現，因為這個「空間」從我們「三維度空間」的角度來看，根本就是一個「扭曲時空」，也就是說，物質世界裡的物理現象在「四維度空間」是無法存在的，所有我們已知的物理學公式、理論都將失效。 重力與強核子力都會崩潰，繞著原子核旋轉的電子會直接撞擊原子核，質子與中子裡面的量子也會四散飛離，那將是一個難以想像與描述的景象。 原本的「時間」概念，在我們生存的「四維度『時空』」中，時間就像是一個「一維度」的軸，只能一秒一秒的往前走，但是，進入「四維度『空間』」的世界後，連「時間軸」都不再只是「一維度」的概念，而是「多維度」的概念，甚至，可以說是一種選項，生活在高維度空間的「東西」可以「選擇」任何「時間點」存在，這也是扭曲時空的概念。 上面這些都是非常嚴格的科學與數學推算出來的，也被許多科學家透過不同方式去進行探索及驗證中。 此前，我們曾分享過，我們生存的空間是低維度時空，也就是物質的世界，而高維度時空不是由物質所構成的，是一種純粹的能量狀態，包含我們的意識與靈魂都是一種「能量」狀態，人的靈魂在物質世界中也已經被證實，具備 21公克的「質量」，所以，死亡僅僅是「肉體」這個「物質」喪失繼續運行的能力，但靈魂仍然以「能量」的形式繼續存在。 巧的是，高維度時空就是純粹能量的時空，所以，死亡只是讓靈魂從肉體釋放出來的過程，並且「回到」高維度時空裡面。 在這裡，我有一點小小的看法，我認為離開肉體的靈魂並不是「回到」高維度時空，相反的，我們的意識與靈魂一直都與高維度時空相連結，從未中斷過，因為，物質世界的我們只不過是高維度時空的「投射」。 這裏又是另一個燒腦的問題，我們這樣講吧，一維度的「線」可以投射出一個「點」，二維度的「面」可以投射出一條「線」，三維度的「立體」可以投射出一個「面」，大家可以自己去試驗看看。 以此推論，我們的物質世界應該是更高維度時空的「投射」，包含我們自己都是被投射出來的，也就是說，我們每個人在高維度時空裡應該有一個「源頭」，這個「源頭」與我們息息相關，通俗一點講，我們就是這個「源頭」在物質時空的「影子」，只不過，這個「影子」在物質世界是以物質的方式存在。 你現在就可以嘗試玩一個遊戲，在燈光下比手影，隨著手指的交錯，燈下手影可以變換出鳥、狗、蝴蝶..

感謝莊學長！ 俐媽向台大物理系莊學長邀稿， 請他列一些基本的物理學英文單字， 他馬上答應！ 而且認真的學長給了好多資料， 俐媽先post第一部分， 之後還有「古典物理學」大餐😃 其他物理先進，包括景超物理精靈 @changchingchao ， 都歡迎補充唷！ —————————————————————— ⚙️ 俐媽英文教室—物理單字篇part 1 (國高中物理常用英文詞彙)： 1️⃣ 物理領域中主要幾大項分類： * Classical physics (n.) 古典物理 (國高中大部分在學的物理) 1. classical mechanics (n.) 古典力學 2. thermodynamics (n.) 熱力學 3. electromagnetism (n.) 電磁學 (⚠️ 英模筆記: electro-: 電子的/ magnet n. 磁) * Modern physics (n.) 近代物理 1. special relativity (n.) 狹義相對論 2. general relativity (n.) 廣義相對論 3. quantum mechanics (n.) 量子力學 2️⃣ 大學常見之研究領域： 1. astrophysics (n.) 天文物理(⚠️ astro-: star) #俐媽英文教室字根字首字尾篇astro 2. condensed matter theory (n.) 凝態理論 3. medium & high energy theory (n.) 中高能理論 4. atomic, molecular, and optical physics (n.) 原子、分子、光學物理 5. biophysics (n.) 生物物理 6. nonlinear dynamics (n.) 非線性動力學 (例：混沌理論) 7. semiconductor physics (n.) 半導體物理學(⚠️ semi-: half) 8. Interdisciplinarity (n.) 跨學科 (以上的領域參考於台清交的網站) ——————————————————————- 俐媽子弟兵多多， 大家可以多交流， 也很高興你們願意回饋、照顧學弟妹👍🏼 . #俐媽英文教室 #俐媽英文教室物理篇 #還有沒有其他領域孩子想投稿貢獻 #俐媽十分感謝歡迎 #畢竟各行如隔山 #台大明明的孩子很膩害👍🏼