中央政府科技研發績效彙編109年度

展望未來 量子科學 中央研究院 量子時代來臨，將全面衝擊資安、金融、半導體、人工智慧等領域，造成重大影響， 中研院從既有基礎出發，積極推進量子科學研究，在「量子電腦」領域，已經掌握了超 導量子電腦晶片製程、量子位元的狀態控制讀取，以及雙位元的耦合控制技術。同時也 與國內外大學合作開發參數放大器，與工研院、國研院等單位合作透過經濟部計畫開發 控制軟體、 FPGA 程式以及 Cryo-CMOS 、低雜訊放大器晶片。在「量子光學」方面， 開發超導體單光子偵測器等技術，此為光子量子電腦的關鍵零件。在「量子密碼學」方 面，中研院團隊亦參加美國國家標準與技術局 (NI ST ) 舉辦的「後量子密碼學標準化競 賽」，已進入最終決選，該競賽優勝者研發的加密系統，將於未來量子通訊時代的網路 金融與線上交易平台中，作為全球通用標準。 量子時代來臨，科研基礎能量亟待提升 因應量子時代來臨，應積極推動相關研究，整合臺灣半導體和資通訊科技，加速發 展量子科技。然而，發展量子科技需要物理、數學、材料等基礎科學人才作為研發驅動 力，並建構充足的基礎研發設施，並凝結臺灣在半導體製程封裝技術、高頻元件線路技 術、韌體及系統程式技術最終才能建造臺灣自己的量子電腦。 中研院在量子科技研究已經具有深厚的基礎，值此重要時刻，有責任聚集、培育和 延攬頂尖量子研發團隊，並連結國內學術資源，規劃於中央研究院南部院區籌建量子科 技基地。目標在於打造量子科技發展場域，提供研究所需之高精密製程及量測設備，並 透過建立一流研究設施和研究環境，延攬國內外量子科技人才，形成群聚效應。 釐清關鍵挑戰，探究我國科研切入點 以超導量子電腦為例，第一個要求就是單一量子位元要有很長的同調時間，以延長 邏輯閘可以運作的時間，為此必須開發新的材料與成長機制，並且提高元件製程環境的 控制與製程參數的精準度。第二個要求是在雙量子位元系統，要能在時間上精確控制兩 個位元間的耦合強度，以提高雙位元邏輯閘的運作速度與保真度。再來，多位元的系統 除了要符合上述對單一位元及雙位元的要求外，為了精確控制多個位元的佈局與環境就 需要切開量子位元晶片與控制讀取線路晶片，就需要引入先進的數值模擬設計程式及矽 穿孔 ( TSV) 、覆晶晶片 (F l ip-Chip) 等 3D 堆疊封裝技術。此外也需要發展量子極限參 數放大器、低溫高頻放大器、向量混頻器等關鍵零組件。在次系統方面，需要考慮晶片 184