5/27 量子科技與元宇宙 -萬象森羅藏芥子

梅竹黑客松
8 min readJul 19, 2022

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講者:鴻海研究院諮詢顧問 張慶瑞

本次梅竹黑客松很榮幸邀請到現任為鴻海研究院諮詢顧問、臺灣大學IBM 量子電腦中心主任等重要機構的張慶瑞教授為我們帶來精彩的講座!

「人永遠是活在時代底下的,人必須認清潮流的方向,才有機會成功。」

聽過量子科技嗎?元宇宙又是什麼?

讓我們一起從簡單的科普知識開始,

在虛與實的建構中,看到量子科技的未來!

實/硬體結構:量子科技

“And you can forget nano-tech. Forget A.I. Forget cryptocurrency.

Quantum energy is the future. It’s the next gold rush. I want in.”

— — Ant man and the Wasp (2018)

要了解量子科技,首先我們要知道量子是什麼。

量子其實不是一種物質或粒子,而是一種在微觀世界中很常見的現象,但在宏觀世界卻不容易觀察到。量子一詞來自於拉丁語 quantus,本意為「有多少」。

最近,IBM 打造出傳統超級電腦無法模擬的 eagle 量子晶片,其擁有 127 個 aubits,簡單換算為 2 的127 次方,也就是比地球上 70 億人口身上所有的的原子數加起來都還要多,所以它的速度將會超乎想像。

相較於由 1 與 0 建構的傳統電腦,量子電腦運用的是量子的糾纏性。

在 1 與 0 的世界裡,電腦的運算就如同撥算盤,撥得再快,它依舊只能在有限的空間依序尋找東西;然而,量子電腦運用的是線性代數,意指在數學空間採取高微式的空間去解多變數的問題,就好像把抽屜所有東西倒出來、全部展開,不再受空間侷限。

所以,量子科技其實是把傳統 1 與 0 的世界,全部解構再重新建構。

而量子科技現在究竟發展得如何?有人靠著它賺錢嗎?

答案是:有的,而且還不少。

2021 年 9 月,離子阱量子計算公司lonQ 通過 SPAC 收購在紐約證券交易所上市,並融資 65 億美元,刷新了量子科技公司單筆融資紀錄,總市值最高達到 69 億美元。

2021 年10月,Rigetti 與特殊目的收購公司 Supernova II 簽訂最终合併協議。合併後的公司預計將獲得總額約 4.58 億美元的現金收入,其中包括超過 1 億美元的全額承諾 PIPE、直接投資以及 Supernova II 信託帳戶中持有的 3.45 億美元現金。12月,又宣佈 PIPE 增加 4500 萬美元的投資。

2022 年 2 月 10 日,加拿大量子計算公司 D-Wave Systems Inc 宣布,與特殊目的私募公司(SPAC)DPCM 資本公司合併上市,合併後市值近 16 億美元。

在 2018 的電影,已經點出了量子科技的前瞻性。

而 2019 的 Forbes 雜誌,

提出了 Quantum USA Vs. Quantum China 的大膽假設,

我們將目睹世界最重要的量子科技競賽在實驗室上演,

運用大腦而非槍械;科學家位居前線而非軍人,

2022 年的現在,面對即將成為現實的量子科技未來,

需要的不再只是科學家,更需要的是大量的量子工程師!

而我們,準備好了嗎?

虛/軟體內容:元宇宙

「人如果沒有因為時間或空間而困惑過,就不是人而是神。」 — 張慶瑞

2021 年是元宇宙元年,那元宇宙到底是什麼呢?

在維基百科的定義中,元宇宙(Metaverse)一詞由前綴「 meta 」(意思是超越)和詞幹 「verse」(通過逆向構詞法從「宇宙(Universe)」得來)組成;簡稱:MVS。

這個詞通常用來描述末來網際網路迭代的概念,由連接到一個可感知的虛擬宇宙的持久、共享的 3D 虛擬空間組成。廣義上的元宇宙不僅指虛擬世界,還指整個網際網路,包括擴增實境的整個範圍。

而宇宙 (Universe )又是什麼?

“The universe (Latin: universus) is all of space and time and their contents, including planets, stars, galaxies, and all other forms of matter and energy.”

也就是說,宇宙包含:

時間、空間、物質與能量、感官的時空、意識的時空、以及潛意識的時空。

宇宙是人為或自然?其中包含的時間、空間、質量的互動,讓人類傷透了腦筋。

愛因斯坦曾說:「在我之前的人相信,如果把宇宙裡所有的物質拿走,剩下的就是時間與空間;而我的理論認為:時間和空間會與物質一起消失。」美國理論物理學家約翰惠勒說道:「時空告訴物質如何運動,物質告訴時空如何彎曲。」那麼,我們該如何看待元宇宙(Metaverse)中時間、空間、和質量等基本物理量的關係呢?

事實上,元宇宙(Metaverse)來自 Neal Stephenson 1992 年的科幻小說 — — 雪崩(Snow Crash)。裡面寫到在一個虛擬的世界中,所有人都以一個「代理化身」在一個模擬真實世界的三維虛擬空間中互動。所以科幻小說其實是很有趣的,或許我們過去從不被鼓勵去相信那個「幻」的部分,但就像是中國古代的黃粱一夢,抑或是現今的「同人」文化,同人就是角色、同人展就是區塊鏈的展現,而同人誌的發行就是現在非常火紅的 NFT。所以這些夢境與虛擬的想像並非毫無可能,而是缺乏將它具體化的工具和技術。

元宇宙(Metaverse)並不是單純的遊戲 3D 空間,你的分身、虛擬資產、角色互動都是可攜帶的,與現實具有連結性和互通性,能貫穿整個世界 — — 或是說,元宇宙(Metaverse)創造了另一個現實也說不定。要創造出這樣的元宇宙,需要適當工具與之相輔相成,讓感官體驗能與淺意識結合,而這仰賴更進步的量子科技。

Quantum IOT + Metaverse

“A dream you dream alone is only a dream.

A dream you dream together is reality.”

— — Yoko Ono 1973: Now or Never, John Lennon quotes, 1980.

兩個世紀以前,人類迎來了工業革命。

僅僅利用了力學、熱學等連續性的變化,為人類社會帶來重大改變;接著我們目睹了半導體革命,奈米科技不連續變化的應用,如同爬樓梯般,一階一階,生活更便利快速了,而我們還要追求更快,於是台積電晶片越做越小,10 奈米、5 奈米……然而,我們等待的不是越做越小的晶片,因爲再怎麼快依然是爬樓梯,我們等待的是電梯時代的來臨 — — 二次量子科技革命,我們想要的是量子糾纏、量子疊加、量子量測。

而這樣的未來,離我們並不遙遠。

面對這樣的時刻,我們該如何是好?

古書總是告訴我們:「修身齊家治國平天下」。而我們現在所需要的並不只有「修身」,反而是「齊家」 — — 如同量子糾纏,我們要試著讓大家的互動變得更好,而不是只有追求個人的進步。這就像是冷戰時期的美國曼哈頓計劃,在過去美國製造出第一個核子武器,全世界向其低頭;而現在全世界無不摩拳擦掌,張望下一個量子谷(Quantum Valley)會在哪裡出現?

量子科技延伸出的量子計算、量子感應器、量子通訊,在軟體和硬體層面可以延伸出非常多東西,而量子電腦可以模擬出元宇宙,不管在遊戲面、科技面、金融面,都有廣泛的應用。其實,把所有你想像的東西,利用現代的工具去做出來、去賺錢 ,就是元宇宙(Metaverse)了。而要創造無中生有的量子科技,需要的是大量的工程師,這幾年,世界的量子產業環境已經逐漸形成,只缺台灣,而台灣缺的除了經費外還有跨領域的環境。

曾經元宇宙宛如夢境,而我們現在逐漸擁有入夢工具,

量子科技和元宇宙交融的未來,其實人人有機會,但個個沒把握!

或許當大家團結、齊家之時,我們真的能創造出現實也說不定呢!

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大學生活怎麼過?教授有話要說!

問題一:給大學生的建議?

  1. 在大學,要交到人生最好的朋友(這時候的朋友容易變成一輩子的朋友!)

2. 同時,學習要盡量寬廣,多方面學習!

#認真

認真做好每一件事、學好每一件東西。

#認錯

以物理系來說,若我們在真理面前無法低頭,總是要以錯就錯,堅持下去的話,人生是無法成功的。在學生階段的我們,學會認錯是非常重要的,而有時學會怎麼認錯比認真更困難。

#認輸

在人生中,我們常常要跟別人競爭,如果永遠不認輸的話,其實複雜度也是上升的 。我們要有一個觀念:認輸不表示我們是不好的,而是在某些層次上,學會怎麼認輸對我們的人生會更方便。

#最後一認要學會認命

簡單來說,人生有很多是我們無法掌控的,若我們知道如何去配合自然,未來的發展能夠更順暢。很多人說人生要完整的規劃,其實並不一定,有時候只是把當下每一件事都做好、處理好,其他都順其自然 — — 然後你的人生可能就會更寬廣,走得更好。

問題二:現在大學生最需要具備的能力?

面對更複雜多元的社會,

現在的我們和過去我們父母所經歷的時代已經不同了。

在大學,除了本科的學習,我們需要多去其他領域看一看。最簡單的建議就是,我們應該去多找一些有挑戰性的通識課程,獲得更多更好的訓練,讓未來走得更充分。

在專業領域精,其他領域薄!而這樣既精又薄的狀態是需要靠時間累積的。

一言以蔽之, 多花時間在大學好好吸收各種養分是必要的!

講者:張慶瑞

紀錄:賴語彤

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