下個世代運算工具—量子電腦(Quantum computer)淺談(下)–潛力應用市場領域

壽邇琪
2022-11-30
人工智慧、大數據
930
分享

根據Morgan Stanley於2016年的報告顯示，量子電腦將於未來10年改變許多產業的樣貌與生態，到2025年量子電腦的運算市場甚至會達到百億美元的規模，所以很多領導大廠包含IBM、Google、Intel、微軟等都早早地投入這個量子電腦的新興市場，展示相關先進技術，希望能在這市場中佔有一席之地，並達到「量子霸權」的目標。所謂的「量子霸權」是2012年由加州理工學院物理學家John Preskill所提出的概念，亦即為當量子電腦的運算能力發展到50量子位元(qbit)時，將會超過現有傳統電腦的運算能力，來解決目前傳統電腦無法解決的問題。

前文提到主要建構量子電腦的技術有離子阱(trapped ion)、超導迴路(superconductors)、矽基電子量子位元(electon spin silicon based)等，其中以超導迴路(superconductors)投入開發的廠商較多，包含Google、IBM、intel、Rigetti Computing及D-Wave等在量子電腦領域耕耘多年具代表性的廠商，該技術優勢為目前Qbit(量子位元)數量最多且有依摩爾定律增加之趨勢，量子較有彈性也易操作，但所面臨的挑戰為量子易受干擾(已有對應的解決方案)，以及元件大而不易縮小；而如何將量子運算技術與現存技術進行結合使用，來改變市場現有的樣貌，以及能應用在哪些產業，將會一一進行簡單地介紹。

量子電腦爆發性成長製藥與人工智慧應用具發展潛力

一、製藥：由於2018年新冠肺炎的爆發，全球經濟與貿易皆受到巨大的衝擊，故相關新藥及疫苗的研發進度就格外重要，若有了量子電腦的輔助，疫苗完成的進程可能就會大幅提前；相較於古典電腦，藥物或化學分子在量子電腦上模擬，將具有顯著的運算速度提升。預估量子模擬可將藥物發現率提高5% 到10%，並節省15% 到20% 的研發時間。BCG 預估在2030 年，利用量子計算模擬製藥的市場將可達到200 億美金；另外化學製品、材料科學等產業也可以創造70 億美元的市場。

二、人工智慧：人工智慧為近幾年的發展重點項目，許多提供解決方案的新創因應而生，然若是量子運算技術結合人工智慧，是否可以達成一加一大於二的目標；量子電腦能在非結構化的資料進行處理，將可逐漸取代現今透過大規模平行計算的GPU，成為機器學習的主要運算裝置，預估市場價值將超過200 億美元。量子計算的先驅John Preskill 則認為，量子計算對於機器學習的最大幫助是在量子隨機存取記憶體(Quantum Random Access Memory)；透過QRAM 可以將一個具有N 維的向量編碼成為只有log N 個Qubits，則能夠以非常簡單的量子模型來呈現一組古典運算的資料庫。

綜上所述，雖然量子電腦的技術仍在開發進展中，也陸續有許多大廠與新創投入量子運算領域，但不可否認的是，量子運算技術若是發展越趨成熟，將會對現有的產業及市場發生巨大的改變，能預測發生的改變為大幅提升技術或研發的進度，尤其應用於製藥上，能夠迅速應對各種疫病的發生，減少致死率及對於整個生活的衝擊。而在這波量子電腦的浪潮下，全世界各國將如何推出相應的發展政策來支持量子技術的發展，及臺灣在此波熱潮推動下所獲得的啟示與因應政策，將會另闢一篇專文來進行介紹。

對量子電腦的N種想像