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### 緣起

- 張慶瑞教授
- 台灣成為第 7 個使用 IBM 醉心量子電腦技術國家的推手

### 科技文明與霸權

- 石器時代
- 鐵器時代
- 火器時代
- 工業革命
- 量子革命
- 原子彈
- 第一次量子革命
- 半導體
- 雷射
- x-ray、MRI
- 核能
- 第二次量子革命

### 物理學的討論範疇

| | 遠小於光速 | 接近光速 |
|:------------------:|:----------:| -------- |
| 遠大於奈米等級 | Classical mechanics | 相對論 |
| 接近或小於奈米等級 | 量子力學 | Quantum field theory |

### 量子電腦的發展背景

第五次 Solvay 會議
- 愛因斯坦
- 波耳
- 普朗克
- 居爾夫人
- 狄拉克
- 需丁格
- 包利
- 海森堡
- ...

愛因斯坦 vs 波耳
- 上帝是不是擲骰子
- 愛因斯坦: 因果論 (古典力學)
- 波耳: 機率論 (量子力學)

### 普朗克量子理論

> 量子是指物質與能量的基本單位

E = h * v
- E: 能量
- h: 普朗克常數
- $6.6207004 * 10^{34}$ 焦耳秒
- v: 光子頻率

> 頻率越高，能量越高

### 薛丁格的貓

解釋量子態 (疊加態)
拋硬幣

#### 糾纏態

甲地與乙地的原子進行糾纏
甲地觀測 => 乙地等同被觀測

> 量子科技應用: 疊加態、糾纏態

#### 平行宇宙

### 第二次量子革命

應用到疊加態或糾纏態

- 量子電腦
- 量子AI
- 量子模擬感測

### 電腦發展史

超級電腦: 每秒 $10^{15}$ (PB) 級運算

- 真空管
- ENIAC
- 電晶體
- 能階 => 0,1
- IC
- 一堆電晶體
- 晶圓
- 量子硬體?
- 超導體 (JJ junction)
- IBMQ
- 量子點
- 囚禁離子
- 拓樸量子位元

通用型量子電腦
- 使用量子邏輯閘

#### 光量子電腦

- 無須超低溫
- 九章電腦
備註：美國雖然禁止低溫技術進入中國，但中國自己有能力做出稀釋性製冷機，中國最大的困難是氦氣來源

### QA

Q: 量子目前在台灣企業的發展
A：沒有，出國去吧，不過鴻海有研究所（很肝），美國的量子科學家年薪數十萬美金（不可靠消息：最低年薪五萬美金）

Q: 如何學習到更多量子位元的東西
A: IBM 有 400 多個量子位元，目前最大問題是錯誤的控制（fidelity 不理想）

Q: 是否量子位元越多錯誤越高
A: 否（沒有 error correlation 的話，是），更多的是如何 model 成量子運算的問題

Q: 如果有辦法把問題變成量子閘問題，是否就 ok
A: 是，不過目前沒有通用型的量子程式，量子電腦有可能有傳統電腦的發展過程 (如 compiler, 高階語言等)
（嚴格來說，qiskit 就算 compiler 和高階語言，應該說量子電腦版的 compiler 和高階語言沒有）

Q: 怎麼看中性原子的發展
A: 不是物理背景不太能回答，目前可以用光子、離子等做量子態，目前鴻海在做的是量子井的部分（個人，請觀看 Rydebrg atom，跟離子並駕齊驅）

Q: 光子 or 離子做量子的優缺點
A: 光子很難做成 universal quantum computer，ion trapped 可以；光子不容易受環境影響，離子相比光子較易受外部環境影響

Q: 前陣子的常溫超導是否能應用到量子電腦上
A: 即便是高溫超導體，並不會，因為還要看材料 anti-noise 的特性 (另外還需要檢驗是否是唬爛的)

Q: 資工的領域在量子運算的發展
A: 傳統電腦也是經過數十年的發展，量子電腦應該也是如此，量子科技是一種破壞性的創造

Q: 量子閘和量子退火的技術是否能做到合併
A: 量子閘目前已經可以做到通用型程式設計 (搜尋演算法、疊加態等)，退火器比較不同，非通用型的程式設計方式，需要再做轉譯 （數學上，gate based 與 adiabetic 是等價，另外它們兩個是不同的計算方法，沒有合併一說）

Q: 傳統電腦可以做最佳化，量子電腦
A: 傳統電腦不會死掉，量子的問題會到量子電腦上而傳統的還是會處理傳統的部分，像是車子和飛機的概念（在可見的未來，classical 和 quantum 會同步發展，互相輔助，即 hybrid classical-quantum algorithm）

Q: 電資學生在量子上的發展方向
A:讀博士班，IBMQ，《Python 程式設計做量子電腦設計》，看老師寫的書，高階 compiler、Joesphson junction，量子計算注重數學，與傳統邏輯閘不同的是量子邏輯閘是可逆運算

Q: 如果證明 P=NP，量子電腦可以解 NP 問題，是否量子電腦的發展會受限
A: 老師個人淺見 P != NP（如證明可以得諾貝爾等級數學獎）