清華大學物理系、前瞻量子科技研究中心教授禇志崧領導的研究團隊16日宣布，團隊僅僅使用一顆光子，就成功研發出全世界最小的量子電腦，且能在室溫下操作、設備僅一個盒子大，克服量子電腦發展的2大困境，這也是台灣研發出的第一套光學量子電腦。

記者／李琦瑋

清華大學物理系、前瞻量子科技研究中心教授褚志崧領導的研究團隊16日宣布，團隊僅僅使用一顆光子，就成功研發出全世界最小的量子電腦，且能在室溫下操作、設備僅一個盒子大，克服量子電腦發展的2大困境，這也是台灣研發出的第一套光學量子電腦。

褚志崧團隊在記者會現場展示，以在一條環狀光纖內跑動、只有一顆光子的光量子電腦來完成質因數分解等複雜的數學運算，如15=5x3。這是全世界首次以一顆高維度、也就是多次元的光子來實現量子演算法，該技術已發表在上個月的《物理評論》期刊（Physical Review Applied）。

延伸閱讀：量子電腦加超級電腦  混和高效能運算解決複雜問題

清大校長高為元表示，他去年才參觀過美國最先進的量子電腦實驗室，印象最深刻就是龐大的冷卻系統，將溫度控制在攝氏零下273度，設備也占去一個大房間，褚志崧團隊的光量子電腦卻能在室溫下操作，且設備只有一個盒子大，「真希望未來我們每個人桌上都有一台光量子電腦！」

褚志崧指出，光子（Photon）是傳遞電磁作用的基本粒子，為了讓一顆光子攜帶更多的資訊，團隊成功研發出可在一個光子的32維空間裡儲存資訊的技術，宛如「多重宇宙」。

眾所周知，1維是一條線；2維以長、寬成一平面；3維則是長、寬、高的立體，而褚志崧打造出的光子，則有32維空間來儲存資訊，也就是32次元，打破了世界紀錄。褚志崧比喻，有32維儲存空間的光子，就像是把一台只能載一個人的腳踏車，改造成一台連結32節列車的火車，就能載運更多的乘客。

褚志崧說，國外發展的光量子電腦最多可達到數百顆光子，但光子為機率性出現，「這秒還有，下一秒就消失了，」很難控制讓多顆光子同時出現。因此，他改變思路，「何不專注在把所有資訊都壓縮在一顆光子上？」團隊接下來的目標是持續挑戰並提升單一光子的資訊儲存容量，讓一顆光子能夠容納更多的資訊，實現更複雜的量子運算。

一般電腦用電在電路板上傳輸來進行運算，光量子電腦則是用光來傳輸資料，並透過量子力學來進行運算。褚志崧解釋，不同於傳統電腦的位元（bit）只能代表0或1，量子電腦的量子位元（qubit）可以同時處於0和1，這種特性稱為「量子疊加」，使量子電腦在處理質因數分解、大數據搜尋等複雜運算時，速度可比傳統電腦快數億倍。

清大提到，量子電腦的發展面臨2大挑戰，首先是電子及離子的量子電腦必須在極低溫下運作，耗能且成本高昂；其次是量子態很容易受到振動或電磁場的干擾，導致資訊遺失、計算錯誤，但褚志崧團隊僅用一顆光子造出的光量子電腦，就克服了這2大困境。

褚志崧指出，光子可在室溫下保持穩定的量子態，不需要極低溫環境，耗能少，成本也較低，此外，光子可以長距離傳輸，不易受干擾，對將量子電腦投入商業化應用具有獨特的優勢。

清大理學院院長牟中瑜表示，該研發可以結合同樣採用光來傳輸的量子通訊，形成量子網路，且能在室溫下進行，這是很大的突破，特別是此技術可以與目前的矽光子技術結合、與古典電腦整合在一起，有很大的潛力讓台灣能延續在半導體技術的優勢，是台灣主導量子電腦發展的契機。

牟中瑜說，光量子電腦技術未來的應用範圍將十分廣泛，包括加速新藥研發、優化物流、並可與量子通訊結合以改善資安等；以其大幅超越目前超級電腦的計算效率，可進一步推進AI等未來產業的發展。

※探索職場，透視薪資行情，請參考【科技類-職缺百科】幫助你找到最適合的舞台！

這篇文章 僅用一顆光子！清華大學造出全世界最小量子電腦 最早出現於 科技島-掌握科技新聞、科技職場最新資訊。

編譯／高晟鈞 過去幾十年所創造的無數硬件與產品，許多都從動物或自然現象中汲取靈感。近期，中國大連理工大學的研究 …

編譯／高晟鈞

過去幾十年所創造的無數硬件與產品，許多都從動物或自然現象中汲取靈感。近期，中國大連理工大學的研究人員創造了一種新的電子皮膚，其靈感便來自魷魚的變色皮膚，具有高度的柔韌性、耐極端溫度和抗菌能力。

動物皮膚可以將環境信息轉換為生物電信號，並傳輸到神經系統來感知外部環境變化（震動、觸覺、溫度等等）。而頭足類動物（烏賊、魷魚）的皮膚則更特別了，它們可以通過顏色變化進一步感知複雜的環境，用於交流、求愛、偽裝和體溫調節。

魷魚的皮膚呈現一種明亮的結構顏色，這種顏色由虹膜細胞內，反射蛋白的層狀奈米光子組成。受此啟發，牛文斌博士開發了新型光子－離子的電子皮膚系統，可以同步輸出光和電信號；另外，它也整合了具有抗菌特性的月桂酸甘油脂分子，可以消滅99.9%以上的細菌和真菌。最後，這種光子奈米結構還引入了抗凍劑PEG2000和導電離子，最終獲得了一個光子－離子電子皮膚。

當研究人員的皮膚暴露於外部刺激時，光子奈米結構會迅速變化，使得顏色改變。同時，皮膚中的離子傳輸和流動性也會發生變化，最終實現光電雙信號的同步。電子皮膚由於含有月桂酸單甘油脂，可以殺死幾乎所有革蘭氏陽氏細菌和真菌，對於義肢和其他醫療技術有特別重要的作用。而PEG2000則允許其在低溫中，維持雙信號的輸出能力。

牛博士表示：「未來，這種新電子皮膚可用於增強各種設備的功能，包括可穿戴設備、機器人、電子義肢和人機交互介面等等。」

資料來源:TechXplore

這篇文章 魷魚變色皮膚啟發　中國研發光子－離子電子皮膚系統 最早出現於 科技島-掌握科技新聞、科技職場最新資訊。

編譯／高晟鈞 量子計算機所具備的量子特性，使其能做到現今大多數工程計算機所難以處理的問題。有別於一般的物理特性 …

編譯／高晟鈞

量子計算機所具備的量子特性，使其能做到現今大多數工程計算機所難以處理的問題。有別於一般的物理特性，量子所帶來的量子優勢，使其不只侷限在無線通信上，甚至能涵蓋從金融到製藥等不同領域。

然而構建大型量子計算機的一大挑戰，如何有效連接不同信息節點的方式。這些節點就如同現今時常聽到的路由器，它能連接乙太網路到像是電腦、印表機等設備；然而，這些傳統信息設備並不能直接轉化成量子設備。

同時，不同於傳統0與1的信息位元存儲，量子信息可以同時為0與1；這使得量子位元所攜帶的信息變得更複雜且脆弱。這些信息可以被光子所攜帶，而光子透過波導相互串聯。這些波導可以是單向或雙向的，但每個波導只能在一個方向移動光子；因此隨著量子網路的發展，如何有效向特定方向發射光子將成為最重要的課題，但透過額外組件加強單向波導容易使信息失真。

為了改善這點，研究團隊構建了一個包含4個量子位元的模塊。單個量子位元發射光子時，它向我左或向右的傳遞是隨機的；為了規避這個問題，研究人員利用兩個量子位元組合使其具備量子糾纏特性，以確保光子沿正確方向傳導。

簡單來說，信息的發送和接受方分別擁有兩個量子位元，分別為左側量子位元和右側量子位元，這兩個位元同時存在，且會發生量子干涉。根據量子糾纏，我們可以知道，只要決定其中一位元的狀態，便能得知另外一者的狀態；而研究團隊透過選擇正確的相位貝爾態，研究人員可以選擇光子穿過波導的方向。

最後利用相同的原理可以在另一模塊接受光子。光子有一定的頻率，與平時收聽電台相同，當我們選擇正確的無線電頻率，便能收到該頻率所傳輸的音樂。

這項技術實施了超過96%的保真度，通過有效地向特定方向發射光子，這將是實現量子網路架構化的重要一步，可以透過集合許多小規模的處理器組合成一個更大規模，且功能更強的量子處利器。

資料來源:Phys.org

這篇文章 量子網路革新 提高信息傳遞保真度 最早出現於 科技島-掌握科技新聞、科技職場最新資訊。

編譯／高晟鈞 為了實現可持續發展的社會，避免快速的科技發展與生態平衡間的失衡；如何將可再生能源轉化為可供工業使 …

編譯／高晟鈞

為了實現可持續發展的社會，避免快速的科技發展與生態平衡間的失衡；如何將可再生能源轉化為可供工業使用的燃料和原料，便成了相當值得研究的一項領域。其中，太陽能是可再生能源中最豐富的形式，層出不窮的太陽能生產燃料，具備最高的生產潛力，也是許多科學家的研究方向。

幾十年來，研究人員夢想著一種通過收集空氣中的水，並利用太陽能將其轉化成氫燃料的裝置。而現在，EPFL的化學工程師Kevin Sivula和他的團隊利用半導體技術和新型氣態電極結和開發出一種新型太陽能設備，可以從空氣中吸收水分並產生氫氣。

此新型太陽能裝置主要受兩種現象和裝置啟發，分別是植物的光合作用和PEC電池。我們都知道，葉子透過吸收光子，進而分解二氧化碳和水，最後產生能量與氧氣，研究團隊透過將氣體擴散電極塗上光半導體材料時，模擬人造樹葉，可以模擬光合作用的現象。PEC（光電化學電池）是一種可以從液態水和光產生氫的一種電池裝置，透過將液態水來源改良成氣態水，研究團隊優化了舊的PEC系統。

新的太陽能裝置原理主要是先製造一透明氣體擴散電極，利用氧化矽纖維作為材料，在高溫下合成一毛氈晶片。此晶片的多孔性可以使其很好地捕捉空氣中的水分，並透過塗上一層半導體材料薄膜，使其暴露在陽光下時便能反應產生氫燃料。

儘管科學家們並為在他們的研究中針對轉化效率進行研究，但他們承認這個裝置的效率並不高，只有12%，目前仍低於PEC電池（19%）的水平。

資料來源:TechXplore

這篇文章 收集空氣中的水  由太陽能驅動新型氫能裝置   最早出現於 科技島-掌握科技新聞、科技職場最新資訊。