鴻海研究院成立離子阱實驗室 以量子打造下一座護國神山

鴻海科技集團董事長兼鴻海研究院院長劉揚偉表示，鴻海研究院將創下全台產業之先，邀請中研院原子與分子科學研究所副研究員張銘顯及台大學物理系副教授林俊達參與籌辦，並邀請林俊達副教授擔任離子阱實驗室主任。預計5年內推出5到10位元開源、可編碼離子阱量子電腦，作為中、長期可擴展量子電腦的平台原型。

在論壇進行中，有多位與會聽眾提問，想了解在多種開發量子電腦的系統平台中，鴻海選擇離子阱的原因。鴻海研究院諮詢委員、台灣量子電腦暨資訊科技協會理事長、台大IBM量子電腦中心主任張慶瑞表示，目前量子科技發展有IBM推動的超導位元，以及Quantinuum、IonQ推動的離子阱等多種技術，鴻海研究院在評估人力、物力及未來發展潛力後，決定投入離子阱發展，希望集結台灣關鍵人才資源，整合矽島的基礎，建立基礎研發能量及離子阱量子電腦未來發展的可能，期許未來能像半導體產業一樣，在全世界占有一席之地。

國際知名學者、芝加哥大學物理系教授金政在論壇中指出，目前各種不同系統各有優缺點，而且需要的都「不只是一個（技術）突破，而是一連串突破」，然而他強調：「走向量子科技不是一種可能性，而是必然的結果。」

所以，量子電腦顯然是台灣資通訊產業升級不能放棄的機會，雖然看起來目前還是停留在「看好未來發展潛力」的階段」，而且台灣在這個領域的發展落後先進國家約二十年，但張銘顯直言：「如果決定不投，跟它賭這個不會成，我們有沒有辦法承擔萬一成功的損失？」而且，當年台積電成立時技術同樣落後Intel二十年，並且花了三十年才追上，但如今已經打造了台灣在全球無可取代的優勢。

簡言之，在產學界的專家學者眼中，量子科技是為下一個世代產業打底的工程，而離子阱系統需要許多技術門檻極高的致能科技(enabling technologies)的支持，對硬體規格的要求可謂近乎苛求，一些困難的工程問題，無法單靠學術界解決，因而需要工業界的支援。因此鴻海科技集團的投入，會使得系統的發展突飛猛進。

「離子阱是一種技術，這裡更指的是一種物理系統。而我們要以這個系統來實現量子電腦。」張銘顯指出，早在1950年代就被發明的離子阱並不是很新的技術，目前較為成熟且重要的應用包括質譜儀（註：用質量來測量並分析物質的儀器）。離子阱主要是透過數伏特至千伏特的時變電場以及靜電場來囚禁離子，只要原子束在離子阱中間與電子束或是游離雷射的光子束碰撞，進而產生游離，就能將帶電原子（原離子或簡稱離子）並被束縛在阱中。

為了避免量子特性受到破壞，離子還必須被維持在絕對低溫、並被隔絕在超高真空的乾淨環境中。所幸這些都是成熟技術，例如雷射冷卻就是讓原子停下來的技術。在產生離子同時，對阱中的離子施以雷射冷卻，它們就可以在毫秒的時間內失去絕大部分的動能而停留在阱的底部，對應的溫度約為絕對溫度千分之一克爾文。若繼續施以進階的雷射冷卻，更可以降至百萬分之一克爾文。

張銘顯和林俊達都同意，「雖然投資的結果可能是全拿或全輸，不是1就是0，但我們能不能留下0.5？」因為這樣一部機器的建造，對於硬體要求十分高，光是把硬體做好就是在磨練下一個世代的科技產業的技術。張銘顯舉例，像是以雷射光去偵測原子，受到激發後的原子不久會掉回基態並發出光子。由於這過程中發出來的光子都必須被偵測到，因為sensor的靈敏度就必須要很高。這樣的相機技術未來不只能用在量子電腦上，還能應用在生物科技等其他領域。

金政也強調，量子力學不只能用在量子計算，對於其他科技領域都會產生極大貢獻。因此，張銘顯與林俊達表示，和鴻海集團合作投入量子電腦研發，為的不僅是下一波商機，也希望過程中留下的知識能為產業帶來啟發，並打下厚實基礎。