焦點報導

首頁> 焦點報導清單> 英國量子科技發展概況

英國量子科技發展概況

高飛、李暟、林姿伶/ 發布日期:2024/05/15/ 瀏覽次數:347

一、前言

量子技術迅速崛起,正逐漸改變我們的生活方式和產業格局。英國政府於2023年3月發布《國家量子戰略》,承諾未來十年將投入25億英鎊,將政府、學術單位及產業界緊密結合,確保其在量子技術領域的領先地位,此戰略不僅涵蓋學術研究與產業發展,還能讓更多人了解、接觸量子科學,期待未來能受益於量子科學所帶來的創新與進步。

 

二、英國量子科技的願景目標

英國的願景是在十年內成為世界領先的量子強國,確保英國的量子科學與工程達到國際頂尖地位,並成為全球供應鏈的重要地區。目標如下:

(一) 投入大量資源進行研究與開發,讓英國成為量子領域的全球領先國家
英國政府積極推動量子技術創新,建立全國性創新中心,提供研究、技術及商業化支援,助力企業和研究機構發展和商業化量子技術。政府支持新創企業,提供資金和專業知識,協助其在市場上取得成功。同時,政府還注重人才培育,與國際合作夥伴共同推動下一代量子技術專家的培養。

(二) 支持企業發展,讓英國成為全球供應鏈、投資者、人才的首選之地
英國政府致力將量子技術轉化為經濟與社會價值,並將英國打造成全球量子企業的首選之地,其採取多項重要措施,包含提供資金和資源,協助企業將量子技術從實驗室轉化為商業應用,也協助企業在商業領域中建立合作夥伴關係,以及幫助量子科技新創企業在市場上取得成功。同時,協助國內企業與其他國家企業合作,強化英國量子產業在全球供應鏈的地位。另外,政府提供友善的環境,吸引投資者和全球人才,參與英國的量子技術研究、創新和商業化活動。

(三) 推動量子技術的應用,為英國的經濟、社會、國家安全帶來利益
英國政府積極與其他國家合作,分享其成功策略和經驗,強化英國量子技術在商業應用的領導地位。同時,政府也積極參與國際科學合作,加速量子技術的研究和應用。另外,英國也積極參與全球性問題的探索,透過量子技術來解決氣候變遷、醫療保健等問題,為全球社會帶來更多的好處與幫助。

(四) 建立國家與國際之量子技術監管框架,保護英國量子科技之發展
英國將制定國家與國際規範框架,兼顧量子技術的創新發展與道德倫理。英國政府將透過早期討論,確定潛在風險,制定共享的分類、語言和原則。同時,政府也將考慮產業的創新和需求,隨著技術發展的快速調整,與產業合作制定具穩定、一致、靈活的規範,推動量子技術的未來發展。

 

三、英國量子研究機構

英國量子研究機構將量子技術的科學與商業化相互結合,提供進入市場的途徑。各中心結合來自大專院校、國家實驗室及產業界的專家,他們有明確的商業目標,展開有組織的合作,推動英國量子領域發展。下列將說明英國主要的量子研究機構。

 

 

(一) 英國量子計算與模擬中心(Quantum Computing and Simulation Hub, QCS)
QCS中心的研究領域包含量子技術的應用、演算法、架構、量子軟體介面及量子硬體,其目的為加速量子運算領域的發展。該中心在與倫敦帝國學院(Imperial College London)合作,進行有機太陽能電池(Organic Solar Cell)的激子(Exciton)動力學模擬,以獲得最佳能量轉換效率。另外,該中心也正在與D-Wave系統公司、葛蘭素史克公司(GSK)、勞斯萊斯(Rolls-Royce)等公司合作,開發量子計算與模擬的支援技術、軟體,部署其應用。

(二) 英國量子通訊中心(Quantum Communications Hub)
量子通訊中心的研究領域包含量子通訊安全、量子金鑰分發(Quantum Key Distribution, QKD)、衛星通訊、量子網路、量子晶片、後量子密碼學(Post-quantum cryptography, PQC)等技術,其目的為開發創新量子安全技術,促進英國量子通訊技術產業的發展。KETS Quantum Security公司為該中心的衍生公司,致力於與電信、政府、國防及金融等多個領域合作,幫助他們使用量子安全加密解決方案,保護其系統與資料。

(三) 英國量子技術感測與時序中心(UK Quantum Technology Hub Sensors and Timing Hub)
英國量子技術感測與時序中心的研究領域包含醫療保健、能源、運輸、土木工程、製造、國防、用於測量的重力感測器、用於全球導航衛星系統的量子鐘(Quantum Clock),其目的為開發商業化的量子感測器與測量技術。該中心與諾丁漢大學(University of Nottingham)、Cerca Magnetics公司合作開發出可穿戴式大腦掃描系統,其使用量子感測器來測量大腦功能,目前已用於多倫多病童醫院(SickKids)之自閉症研究。

(四) 英國量子技術增進影像中心(The UK Quantum Technology Hub in Quantum Enhanced Imaging, QuantIC)
QuantIC中心的研究領域為開發新型超高靈敏度成像系統,包含單光子相機、單像素相機、超低延遲時間(Extreme Time)解析度成像、3D分析影像、高光譜影像等功能,並將該成像系統應用於醫療保健、太空、運輸、國防與安全,以及氣候變遷等範疇。目前,該中心開發出一種新的成像技術,允許人類髮絲大小尺寸的光纖,以影格速率(Frame Rate)進行3D成像,未來的目標是開發出可遠端生成3D影像場景的單光纖(Single-fibre)成像設備。

 

四、英國量子科技公司

量子技術展現出巨大潛力,英國將致力於推動材料模擬、通訊、密碼學及感測等領域的發展,以實現更多的突破和創新。下列將說明英國主要的量子科技公司。

 

 

(一) Phasecraft公司
Phasecraft是由布里斯托爾大學(University of Bristol)與倫敦大學(University of London)研究團隊共同創立的量子科技公司,其致力於量子演算法之研究。該公司開發出超快速度的量子演算法,其速度提升數十萬至數百萬倍,並且將其用於量子模擬任務。日前,Phasecraft正與英國化工廠Johnson Matthe合作,使用量子演算法模擬太陽能電池與其他電池材料之開發應用。


(二) Kuano公司
Kuano利用量子模擬和人工智慧來設計藥物分子,以更高的選擇性和效率,識別新穎、穩定且具有潛力的藥物分子,加速藥物開發。目前,該公司尚未開發軟體即服務類型的產品,短期內,Kuano與大型藥廠合作,並收取相應的費用,長期規劃是由Kuano自行生產藥物分子,待藥物的研發達到特定階段後,再授權給製藥公司。未來,期望透過英國政府的支持,進軍美國或其他海外市場。


(三) Oxford Ionics公司
Oxford Ionics開發出離子阱(Trapped Ion)量子電腦。研究人員使用該公司專有的電子式量子比特控制系統(Electronic Qubit Control System),能夠將其整合在標準半導體製程,未來,該量子系統可以與汽車、手機、筆電、電腦晶片共用生產線,大幅降低製造成本。


(四) Oxford Quantum Circuits公司
Oxford Quantum Circuits (OQC)公司致力於開發量子運算硬體設備,開發出三維度超導體電路產品「Coaxmon」,可以在不影響量子特性的情況下,擴展量子位元數量。OQC也與Equinix電信公司、富士通(Fujitsu)合作,推動量子運算的應用。


(五) QLM Technology公司
Quantum Optical Gas Sensors (QLM)是由布里斯托爾大學(University of Bristol)研究人員創立的新創公司,其致力於開發應用於石油與天然氣產業的光子學技術。該公司利用量子技術、光探測與測距技術、吸收光譜特性,開發出氣體檢測與成像系統,具有遠距離、高靈敏度、高速成像等優勢,可準確檢測、定位及量化溫室氣體的碳排放,在永續環境上做出重要貢獻。

延伸閱讀
資料來源