《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。

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打鐵趁熱！ 送上台大物理系莊學長提供的「物理大餐」Part 2️⃣！ ——————————————————————— ⛓ 俐媽英文教室—物理單字篇part 2(古典物理學常用英文詞彙)： 🧲 Classical physics 古典物理學 ⭐️ 運動 1. kinematics (n.) 運動學 / dynamics (n.) 動力學 2. motion (n.) 運動 (運動學探討: translational (位置轉換)、rotational (轉動)、vibrational (震動) 等) 3. point particle (n.) 質點 4. trajectory (n.) 軌跡 (⚠️ -ject: shoot) 5. vector (n.) 向量 / scalar (n.) 純量 6. position (n.) 位置 (⚠️ pos: put) 7. displacement (n.) 位移 / distance (n.) 路徑長 8. velocity (n.) 速度 / speed (n.) 速率 9. acceleration (n.) 加速度 10. jerk (n.) 急跳度 11. average (a.) 平均的 / instantaneous (a.) 瞬間的 / constant (a.) 固定的 12. projectile motion (n.) 拋體運動 13. circular motion (n.) 圓周運動(⚠️ circum: around) 14. angular velocity (n.) 角速度 15. angular acceleration (n.) 角加速度 16. centripetal acceleration (n.）向心加速度 ⭐️ Newtonian mechanics (classical mechanics) 牛頓力學 (Newton’s 3 laws) 17. inertia (n.) 慣性 18. force (n.) 力 * friction (n.) 摩擦力 (kinetic + ~ 動摩擦力 / static + ~ 靜摩擦力) * tension (n.) 張力 / drag (force) (n.) 阻力 / gravity (n.) 重力 19. free-body diagram (n.) 力圖分析 20. equilibrium (n.) 平衡(⚠️ equi: equal) * stable 穩定 / unstable 不穩定 / neutral 隨遇 (中性) + ~ ⭐️ 能量、動量與彈碰 21. work (n.) 功 mechanical energy (n.) 力學能 the principle of the conservation of mechanical energy (n.) 力學能守恆原理 22. potential energy (n.) 位能 (勢能) / kinetic energy (n.) 動能 23. conservative force (n.) 保守力 24. momentum (n.) 動量 (linear + ~ 線動量 / angular + ~ 角動量) * the conservation of linear momentum (n.) 線動量守恆 * the conservation of angular momentum (n.) 角動量守恆 25. impulse (n.) 衝量 26. collision (n.) 碰撞 elastic + ~ 彈性 / inelastic + ~ 非彈性 27. center of mass (CM) (n.) 質心 28. rigid body (n.) 剛體 ⭐️ 重力與場 29. the principle of superposition (n.) 疊加原理 30. field (n.) 場 (⚠️ 英模曾經抄過各種「場」大餐，記得複習) * gravitational field (n.) 重力場 * electromagnetic field (n.) 電磁場 ⭐️ 克卜勒定律 (Keplers’ laws of planetary motion) 31. orbit (n.) 軌道 cf. orbital (n.) 軌域 (在高三化學淺談量子力學會講) 32. focus (n.) 焦點 (pl: foci) 33. perihelion (n.) 近日點 / aphelion (n.) 遠日點 cf. perigee (n.) 近地點 / apogee (n.) 遠地點 34. elliptical (a.) 橢圓的 35. escape velocity (n.) 脫離速度 ——————————————————————— 好多字俐媽都懂， 啊它們到底在講什麼？😂😂 (果然是門外漢哪⋯⋯) 感謝莊學長🙏🏼 . #俐媽英文教室 #俐媽英文教室物理篇 #歡迎其他領域孩子投稿貢獻 #傳道有先後 #術業有專攻 #台大明明精銳盡出