國立清華大學物理系、前瞻量子科技研究中心禇志崧教授今天（10/16）宣布，他與研究團隊成功研發出全世界最小的量子電腦，僅僅使用一顆光子運算，也是台灣研發出的第 1 套光學量子電腦。

清華大學今日召開記者會，褚志崧教授團隊現場展示，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，是全世界首次以 1 顆多次元的光子來實現量子演算法。

褚志崧表示，光子（Photon）是傳遞電磁作用的基本粒子，為了讓 1 顆光子攜帶更多的資訊，團隊成功研發出可在 1 個光子的 32 維空間裡儲存資訊的技術，宛如「多重宇宙」。

他說明，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。他們的研究團隊打造出的這顆光子，則有 32 維空間用以儲存資訊，也就是 32 次元，打破了世界紀錄。

禇志崧比喻，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。

褚志崧指出，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，很難控制讓多顆光子同時出現。因此，他改變思路，專注將所有資訊都壓縮在1顆光子上。該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 1 顆光子能夠容納更多的資訊，實現更複雜的量子運算。

禇志崧說，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。

禇志崧指出，量子電腦的發展深受期待，但也面臨兩大挑戰，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。但他們研究團隊僅用一顆光子造出的光量子電腦，同時克服了這兩大困境。

清大校長高為元表示，2023 年參觀美國最先進的量子電腦實驗室時，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。清華團隊的光量子電腦卻可在室溫下操作，且設備只有一個盒子大。

清大理學院牟中瑜院長表示，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。

清大表示，褚志崧團隊已將這項突破性的研究成果發表在「物理評論」期刊（Physical Review Applied）。