各校計畫成果

活動簡介

經由量子雜訊通道進行資訊傳輸為量子資訊科學中最重要的基石課題之一，然而現行通訊編碼技術遭遇以下挑戰與困境。
一、標準慣用之量子通道編碼需仰賴漸進式巨量級規模量子處理器來實行量子測量與解碼，其硬體實作之成本甚巨，於中、長遠的未來近乎無法實作此大規模量子硬體裝置。二、標準量子通道編碼方法僅可對抗理想上具有獨立性且靜態之量子雜訊，然而現實之量子雜訊大多具有多體量子糾纏性或動態時變性，因此標準編碼方式即不適用於對抗此實際之量子雜訊。三、現行非漸進式量子通道理論編碼方式雖可對抗廣泛類型之量子雜訊，其編碼技術之效能分析與實作方法極為複雜且困難，直至今日仍無可實踐且具理論保證性之量子演算法以執行有效解碼。

臺大電機系鄭皓中副教授近期的學術研究成果於此議題研發出具學術突破性的創見技術─提出相較於所有現行方法更簡易實踐與更精確估計之量子雜訊通道編碼技術。此技術不僅為非漸進式量子通道編碼方式，可適用於任何中、小型規模之量子處理器系統，並可結合現有之量子演算法以實現量子測量與解碼，更能廣泛對抗具有糾纏關聯性與動態時變性之量子雜訊。除了簡易的編碼實踐方法之外，鄭皓中副教授團隊更發展出具嶄新概念之編碼效能分析理論框架，精確改進諸多量子資訊處理系統如點對點量子雜訊通道與量子網路傳輸之錯誤率控制，得以作為未來量子通訊系統設計之準則與指引。其應用場域包含量子連續變數系統、藉由量子資訊輔助古典資料壓縮技術、量子糾纏輔助通訊技術、一對多之量子廣播通道編碼、多對一之量子多重接取通道編碼、與量子通道訊息實時輔助編碼等多項量子資訊科學基石項目。

此學術卓越成果因其技術創新性、簡易實作性、與廣泛應用性受到國際學術界重視，獲選為國際量子科學界旗艦型首要會議─第二十六屆量子資訊處理年度大會之全會席學術演說，由鄭皓中教授進行全會席學術演講，展示臺灣量子科學界前瞻研究成果，為臺灣學術界爭光，彰顯臺灣量子科學界之學術研發量能與國際影響力。會後受諸多國際學術界先進肯定，表示本研究成果可改寫與取代現行教科書之量子通道編碼方式，成為次世代更精確之量子通道編碼標竿技術。