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前瞻技術脈動：光子與量子技術（202501）

關鍵字：光子晶片；訊號處理；量子電腦；量子雜訊注入對抗防禦(QNAD)；電漿子學；量子技術；拉伸鑽石；量子位元；
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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2025年1月8日
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圖、前瞻技術脈動：光子與量子技術（202501）
 
速度提高1,000 倍：超快光子晶片重塑訊號處理
無線網路、物聯網和雲端服務的快速擴張，對作為其基礎的無線射頻系統，尤其是在電子頻寬、處理速度和能耗方面，帶來了巨大的挑戰。

由香港城市大學和香港中文大學研究團隊發表於《Nature》期刊的研究成果指出，該團隊研發出一款微波光子晶片，可顯著增強類比電子訊號處理能力，速度比現有處理器快1000倍，且能源效率更高。這項創新有望徹底改變各個領域，包括5/6G無線通訊系統、高解析度雷達系統、人工智慧、電腦視覺、影像/視訊處理等。該技術成功的關鍵在於用於製造該晶片的薄膜鈮酸鋰(LN)平台，該平台能執行類比訊號的多用途處理和計算任務。
參考資料：1,000x Faster: Ultrafast Photonics Chip Reshapes Signal Processing. SciTechDaily. 2024/03/05.

研究人員的方法可保護量子電腦免受攻擊
量子電腦容易受到惡意攻擊的影響。為了抵消這些攻擊，可以利用量子電腦本身固有的雜訊和串擾，在量子神經網路中引入「額外」的串擾來對抗惡意攻擊的影響。

德州大學達拉斯分校的研究團隊開發的一種名為「量子雜訊注入對抗防禦」(QNAD)的方法，可以保護量子電腦免受惡意攻擊。 傳統電腦容易受到惡意攻擊的影響，例如自動駕駛汽車可能因識別錯誤的交通標誌而導致事故， 量子電腦也有類似的風險。 研究團隊透過量子電腦固有的雜訊和串擾，再引入額外的串擾來抵消惡意攻擊的影響。 研究結果表明，使用QNAD的人工智慧應用程式的準確率增加了268%，相關研究成果將在IEEE國際硬體導向安全與信任研討會上發表。
參考資料：Researchers' approach may protect quantum computers from attacks. TechXplore. 2024/03/07.

電漿子學的突破開啟了量子技術的新時代
現有的研究主要致力於深入了解表面電漿極化子的基本性質，但由於實驗操作的限制，這些研究大多停留在理論階段。

由Louisiana State University研究團隊發表於《Nature Physics》期刊的研究成果指出，該團隊對表面電漿子的基本性質提出了新的見解，挑戰了現有的理解，為量子電漿子學領域的重大進展。與其他研究關注集體行為的方向不同，研究團隊將多粒子子系統獨立出來，揭露了逆向模式、更為急劇的行為和反向干擾。該團隊發現表面電漿子同時表現出玻色子和費米子的特徵，為量子物理學中的基本粒子，展現出非典型的行為。研究成果對於開發更為敏感和強韌的量子技術具有重要意義，可望推動醫學診斷、藥物開發模擬和環境監測等領域的進展。
參考資料：Plasmonics Breakthrough Unleashes New Era of Quantum Technologies. SciTechDaily. 2024/03/10.

研究人員發明了拉伸鑽石以獲得更好量子位元的新方法
芝加哥大學、劍橋大學合作的的研究團隊在量子網絡工程(quantum network engineering)上取得突破。他們運用「拉伸」鑽石薄膜("stretching" thin films of diamond)創造出更易控制的量子位元，降低了運營成本和設備需求。這一發現有望使未來的量子網絡更具可行性。量子位的獨特性質引發科學家們的興趣，但其在成為普及技術之前仍需克服挑戰。研究人員改進了鑽石製量子位的技術，讓其在較高溫度下運作，進而減少了冷卻需求。這對於建立工業化量子網絡具有重要意義。(1071字；圖1)
參考資料：Researchers invent new way to stretch diamond for better quantum bits. NSF. 2024/01/23.

 

 
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