今年諾貝爾物理獎頒給原子物理和量子光學領域大師美國溫蘭德（David J. Wineland）與法國雅洛許（Serge Haroche），他們以特殊的實驗方法讓科學家首度以非破壞性方式讀取和操縱量子狀態，開啟日後量子計算的新頁，也讓原本好幾億年才能破解的密碼，變得只要兩小時內就能完成；並因為其傳輸絕對保密的特性，極適合應用在國家機密保防上。
傳輸絕對保密特性 適合應用在國安
清華大學光電所副教授李瑞光指出，量子非常脆弱，容易受到環境影響，只要任何量測動作都會破壞量子狀態，所以量子非常不容易量測。但是兩人卻是科學界首度分別以離子和原子非破壞性的實驗方法，讀取和操縱到量子狀態。
眾多電腦並聯資訊量 一台量子電腦解決
李瑞光表示，兩人讀取到的量子現象，開啟了接續的量子科學、量子計算等一連串的研究，也讓量子電腦變得可能。他說，如果遇到複雜的問題，現行電腦必須用等比級數的台數來加快計算速度；但是量子電腦卻是以等差級數的台數解決，因此速度快得太多，「可解決計算機所有沒有辦法解決的問題」。
專長原子物理與量子光學的國立成功大學物理系副教授陳泳帆解釋，美國的溫蘭德用雷射場把離子抓住，與光交互作用下會產生一種類似傳統電腦零、一位元開關的運算，但不同的是溫蘭德兩個位元彼此有關聯，而且重疊，具有平行運算的能力，因此可以讓原本要很多台電腦並聯的資訊儲存量，只要靠一台量子電腦就可解決。例如，原本需要好幾億年才能破解的銀行密碼，量子電腦只要一、兩小時就可破解。
陳泳帆表示，另一方面，量子系統又具有傳輸保密的特性，因為只要有人一進入量測，狀態就會被破壞，因此非常適合在國家軍事機密上使用。
Permanent Link to 新糾纏光子裝置使量子電腦邁向商業化
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在高速運算的時代，光子是主角。但產生光子一直是一個複雜且耗時的過程。
直到現在，加拿大多倫多大學（University of Toronto）Amr Helmy 教授領導的工程師團隊發現了新的解決方案，能夠更容易且快速地產生特殊的光子。
Edward S. Rogers Sr. 電子與計算機工程學系教授 Helmy 表示，「這項研究提供了釋放強大但未充分利用的量子技術的潛力，走出實驗室，進入主流商業世界。」
先進的計算技術如超安全通信系統（ultra-secure communication systems）和光學量子電腦，利用光來快速傳遞資訊。為了讓這些技術能運作，能量的最小單位光子必須與另一個光子緊密結合，稱為糾纏光子對（entangled photon pairs）。
需要使用專門的實驗室中的笨重光學儀器才能產生糾纏光子對。光子在製造時容易受損，且對機械振動非常敏感。這樣的複雜性及相關成本使這項技術難以在辦公室或家裡使用。
Helmy 的團隊提供了一種創新的解決方法。這些工程師們成功設計出一種相當於實驗室設備的新整合儀器，可以利用整合電路來產生糾纏光子對。
最終，整個製造光子的過程可以用單一的晶片來完成。
附圖顯示的半導體晶片示意圖是 Helmy 的研究團隊所設計的整合電路，晶片通過複雜的電路設計從外源（藍色）接收光子。不需要其他電路或元件，兩個光子（紅色及綠色）便糾纏在一起。
由於其他試圖建立的晶片解決方案不允許添加其他元件，Helmy 的研究團隊利用能與其他現有儀器作用的半導體晶片。這使得它有可能將傳統上實驗室需要的所有元件放在同一個晶片上。
多倫多團隊與滑鐵盧大學（University of Waterloo）和奧地利的茵斯布魯克大學（Universität Innsbruck）合作測試了第一代的設備。這項發現近期發表於《物理評論通訊》（
Physical Review Letters）。
光學量子計算對未來解決複雜的計算問題很重要，如將複雜的數據排序。光學電腦採用進階的現代演算法，使其速度大幅超越任何傳統電腦。利用這種晶片來產生糾纏光子對是使他們邁向商業化的重要的第一步，也許未來會有小的量子光學配件。
作者：駐加拿大台北經濟文化代表處科技組
Explaining Quantum Computing( 解釋量子計算)
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