全球量子競賽開打,台灣不能失去舞台!高鈺婷:量子技術需深耕,專業立委才能有效監督

今年 10 月,Google 在全球科學權威期刊「Nature」上刊登了一篇論文,聲稱他們的技術已可達到「量子霸權」,此論文一出引起 IBM、Intel 等科技大廠的質疑,各方戰成一團,但什麼是「量子」?「量子霸權」到底是在霸什麼?為何讓這些科技大頭如此重視?

長期站在產業第一線,對全球新科技發展如數家珍的高鈺婷提醒政府和國內業者,不要因為陌生就輕忽這項新技術,因為台灣要是沒跟上這次的量子技術發展,不只長期建立的 IT 產業優勢會迅速消失,國家安全也會受到重大威脅。

台灣從 1990 年代開始,經濟榮景就是建立在科技產業上,2017 年開始,AI 在全球各類型產業掀起浪潮,台灣科技業者也大舉投入,由於 AI 需要透過高速運算大量數據,因此包括台灣在內的科技大國雖然都已經建置了超級電腦,不過在半導體製程已逼近極限下,超級電腦的運算能力提升速度逐漸趨緩,而量子技術就被視為未來的新技術,但量子電腦的速度有多快呢?高鈺婷打了個比方:「現在超級電腦要花幾萬年才能算出來的問題,量子電腦只要短短幾秒就可以解開。」

量子發展與國家安全連動,政府須長期規劃!

速度比現在通用古典電腦快上不只一個等級的量子技術,有美國智庫直言,差不多就等於二戰後的核彈技術,先得量子技術者得天下,「這也是這個技術商業化時程看來雖久,不過各科技大國還是投入大量研發資源的原因。」高鈺婷說。

現在全球投入量子技術預算最大的前三名依序是歐盟、美國、中國。歐盟在 2018 年投入 10 億歐元推動量子旗艦計畫,並設立了兩個階段性目標,美國則在 2000 年就把量子電腦列為國家科技戰略目標,並廣泛補助各大學研究機構與大型廠商,而在各國的量子政策中,高鈺婷提醒政府,必須特別注意中國的布局。

圖片來源:Christoph Scholz, CC Licensed。

相較於歐盟與美國,中國在量子技術的預算雖只是第三,不過投入的人數卻僅次於歐盟,遠比美國高,無論是量子通訊或申請的專利都超過美國,這顯示出中國政府在這方面的決心。現在中國將量子科學列為國家自然科學的優先補助項目,成立了多所關研究機構與實驗室,並已在 2016 年已經發射了全球第一顆量子科學實驗衛星,預計 2030 年將打造出全球化量子通訊網路,「一旦技術成熟,將對我國的資安國防帶來重大威脅。」 高鈺婷說。

過去駭客的入侵方式,會使用暴力破解方式解開密碼,用電腦快速嘗試所有的數字,數字位元越少,破解時間越短,為了防止暴力破解,後來網路公司研發出的密鑰加密機制,就是讓密鑰位元數龐大到無法使用暴力破解,以維護系統安全,然而所謂的「無法」並不是指現有系統無力負荷,而是需要好幾千年的運算時間讓破解變成不可能,但如果這個位元數逼近天文數字的密鑰系統遇到量子電腦呢?

高鈺婷指出,美國國家科學院近期評估, 如果算力夠強的量子電腦結合麻省理工學院教授 Peter Shor 在 1994 年發表的演算法,過去被認為無法破解的 1024 位元密鑰加密,在 1 天之內就可以被解開。

「這個技術一旦被中國掌握,就會變成台灣的國安災難。」高鈺婷表示,現在社會對密鑰加密非常倚賴,從個人的電子信箱、信用卡到企業金融、城市交通,乃至於警政、國防等國家安全系統都透過此技術保護,一旦敵人掌握了有效的攻擊技術,國家安全機制就形同瓦解,「尤其中國一直把台灣當成駭客的練兵場,如果他們的量子技術研發有成,而我們沒有對應的防衛能力,後果可想而知。」因此儘管業界多認為量子技術離商用化還有好幾年甚至好幾十年,但她認為政府還是要加快腳步,因為此一技術已從產業經濟提高到國安層次了。

確保量子政策方向,國會要有專業立委

台灣在量子技術的投入嚴重不足,高鈺婷引述經濟學人雜誌的報告指出,我國的投資金額不但只有中國的十分之一,研究基礎也都是在早期,直到 2017 年,科技部才委由學術研究機構開始量子電腦規劃,2018 年投入新台幣一億元啟動量子電腦專案計畫,鼓勵學界發展技術,目前的政策方向是讓學界先行,帶著產業向前走。

「量子技術是屬於另一個物理領域,政府必須有長期計劃,從基礎開始培育大量人才,為國家安全與產業經濟發展鋪路。」因此她雖認為政府的方向正確,但腳步還可以更快更大。高鈺婷進一步指出,台灣的科技產業以半導體和 IT 兩大區塊為重,雖然生活周邊的電子設備還是以現有技術為主,不過此市場已經逐漸步入利潤偏低的紅海市場,而量子技術的除了超級電腦,通訊也會是重要應用,而且是典型的藍海市場,因此台灣廠商如果缺席,有可能錯失產業升級機會,進而在全球科技產業失去舞台,最後被邊緣化。

面對新技術,台灣向來是以緊密的產學合作方式因應,由學界負責研發,產業再將學界的成果商業化,過去的半導體、精密製造、材料化工都是如此,量子技術也可以套用此一模式,由學界先投入研發、培養人才,為經濟發展需基發展動能,當產業環境成熟,業界就可以順勢導入,延續國家競爭優勢。而不管是產業經濟或政府國安,量子都是未來的核心技術,因此所需要的技術能量與人才都非常大,政府不僅必須提早做準備,所準備的人才數量與技術能量也都要能滿足市場需求。

不過相較於半導體或電腦,量子技術所需的專業更高,因此國會需要有同等知識的立委監督,才能確保政策與國防安全、產業需求一致,高鈺婷在工研院當了十年的工程師,這十年來她始終位於第一線,時時掌握最新科技的發展脈動與應用知識,未來進入立法院後,此一專業也將成為國家科技發展的重要力量,協助政府與產業在量子時代做好準備。

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