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韓國國家量子科學技術戰略

林姿伶/ 發布日期:2023/11/03/ 瀏覽次數:619

一、前言
韓國科學技術情報通信部於2023年6月發布「國家量子科學技術戰略計畫」,目標是到2030年成為量子科學技術領先國家。為達成目標,韓國主張強化量子科學的基礎研究與應用開發,鼓勵產業進入量子技術領域。該策略四大核心支柱如下:一為聚焦高風險基礎研究,確保韓國在創新領域的領先地位;二為勞動力培訓,由於量子科學技術是一個需要跨領域專才的領域,除了物理與數學基礎,也涉及電子、電腦科學及軟體等其他領域的知識,韓國期望藉由國際合作培育更多人才;三為建立基礎設施,包含製造設施、組件測試台、模組、系統及應用程式的開發;四為朝向以市場應用為目標邁進,產業參與對於量子技術發展的影響相當顯著,為了鼓勵產業投資,將協助具潛力的參與者找尋市場需求及具效益的商業模式。韓國量子科學技術發展之重要歷程,如圖一所示。

二、韓國實現量子經濟的三步驟
韓國實現量子經濟的三步驟,說明如下:

(一) 深入打造量子基礎生態系統,推動量子感測器與量子加密通訊產業化
1.集中韓國的產、學、研能量,以任務為導向進行研發,確認優先執行的國家任務,以達到既定發展目標。韓國計劃在2027年開發出具有50量子位元的超導量子運算系統,並探索量子電腦在經濟與社會上所帶來的潛在價值,推廣目前處於初步商業構想的量子加密通訊服務,並確保量子資訊存儲與量子傳輸記憶體的核心技術。同時,除了持續研究四大量子感測器(慣性、時間、電磁場、成像)的技術之外,也規劃開發適合再生電池與其他高階技術產業使用的量子感測器,並朝向商業化邁進。
2.韓國正在擴充量子研究機構與教育研究中心,預計將高階核心人才從目前的380人增加至700人,並持續投入基礎量子科學研究。同時,韓國也計劃建立相關基礎設施,例如可提供研究人員直接使用的開放式公共量子工廠。

(二) 推動量子運算系統國產化,躍升爲量子科學技術與產業強國
1.透過關鍵技術的整合與推動、研發,提升量子領域的技術能力。韓國計劃在2031年,研發出具高度可靠性之1000量子位元量子電腦,並開發能進行數據處理、傳輸與儲存的量子中繼器(Quantum Repeater)。
2.開發可以應用在國防、醫療、半導體等領域使用的高階量子感測器複合系統。同時,持續投入資源支持量子理論與基礎研究,目標是培養1400名的核心專業人才。另外,為了促進量子科技之研究成果產業化,將增強其商業化應用、創業支援,以及進行制度上的支援。此外,為了滿足研究與產業需求,韓國政府也將致力於提供高品質的量子元件,規劃專業化的量子製造廠(Foundry),保障量子科技的持續發展與供應鏈完整性。

(三) 以領先全球的量子系統爲基礎,實現世界量子經濟主導權
1.在科學研究與產業應用之間取得平衡,將科學知識有效轉化為實際應用與產業發展。在量子物理學、量子計算、量子通訊等領域進行基礎研究,並將其研究成果投入/應用於金融、醫療、能源等關鍵產業,為國家經濟帶來實質效益,取得國際領先地位。
2.透過展示量子電腦與量子感測器,或是以量子網路連結多個電腦或量子設備,推動量子科學技術的破壞性革新。另外,透過量子科學技術的全面商業化,建立穩固的量子產業生態系統,將韓國打造成全球領先的量子國家。

三、韓國量子科學策略目標的實現與行動
韓國量子科學策略設定明確的目標:首先,透過對量子技術的深入研究,並能有效地應用於量子電腦;接著,計劃從網路強國轉型為全球的量子網路領導者,並在國際舞台上展現競爭力,目標在2035年成為全球量子經濟的核心地位。為了達成上述目標,韓國政府計劃培訓2,500位量子技術核心人才、全球市占率達10%,希望能孕育超過1,200家專注於量子技術的公司。下列為達成該策略目標的實現與行動。

(一) 培育量子專家是首要任務
成立量子科學技術領域的學院與系所,並建立專門的量子教育研究中心,致力於在2035年前培養2500名以上具備量子專長的人才。此外,韓國將與國際領先的研究機構(例如美國、歐盟)建立合作夥伴關係,並派遣學生及研究人員,共同打造跨區域的量子科技合作中心。

(二) 推動以任務為導向的量子研究開發
有鑒於量子運算的技術與理論存在多種發展面向,該策略的目的在支持並開啟各種創新途徑。同時,檢視技術的成熟度與競爭力。首要目標是在2030年代,計劃將超導技術的通用量子電腦,達到1000量子位元,同時,深化投入具挑戰性的研究項目。在量子通訊領域,計劃在2030年,覆蓋100公里的量子網路,並進行城市間通訊之測試實驗,同時,將與企業夥伴合作,進一步研究量子感測技術,突破傳統感測器的限制。

(三) 強化量子研究與產業基礎設施
將擴大開放實驗型量子設備製造設施,以供研究人員直接進行操作,並建立用於測試與驗證量子組件與設備的設施。同時,確定量子科學技術研究和產業化所需的共同項目,並根據其重要性和迫切性,給予政府的優先資助。

(四) 打造量子經濟產業基礎
政府將透過如「超級新創1000+計畫(Super Start-up 1000+ Project)」等專案計畫、相關金融政策的支持,以及其他激勵措施,培育量子相關企業,鼓勵企業的參與。此外,政府也將與地方合作,共同推動建立「量子集中開發區(Quantum Concentration Development Zones)」。

(五) 促進國防與安全整合
為了應對量子電腦發展可能導致現有加密系統的安全威脅,應制定下一代的加密技術,並開發韓國獨特的加密演算法。

(六) 確保全球量子領導地位
強化與美國、歐盟等量子技術領先國家的國家層級之技術聯盟。同時,積極參與多邊技術聯盟,與各方進行研究協作、人才交流,以及供應鏈的建立。在國際合作的資金上,投資規模預計從2019至2022年的130億韓元,增加至2023至2025年的2,100億韓元,派遣到海外的研究人員,數量將從目前的53人,擴展至2035年的500人。

(七) 建立可持續的支持體系
積極推動「量子科學技術產業培育法案(Act on Nurturing Quantum Science, Technology, and Industry)」的制定,以獲得政府與民間的全面支持,期望能獲得超過3兆韓元的資助,為能至2035年成功實現量子經濟轉型目標,進行大規模的綜合研發旗艦計畫(Flagship Projects)。

四、結語
韓國政府近期宣布國家層級的量子技術中長期計畫,此舉獲得全球頂尖量子學者的高度評價,他們認為,韓國在半導體領域的深厚技術與積極的投資策略,將有望在量子電腦發展上取得顯著的進展。量子電腦所需的整合技術與半導體製程有許多相似之處,且量子處理器使用的矽材料技術與半導體材料十分接近,因此,韓國可藉由原有的半導體技術優勢,為未來的全球量子技術市場做出重大貢獻。

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