2023國鼎講堂 從哲學和科技角度探討量子糾纏
▲左起台灣玉山理事黃齊元、台大教授王榮麟、台大教授張慶瑞、台灣玉山榮譽理事長王伯元、現代財經基金會董事長黃輝珍、前工研院院長林垂宙及神通副總經理苗華斌。
由李國鼎科技發展基金會和現代財經基金會合辦、台灣玉山科技協會協辦的2023第三季國鼎講堂於2023年8月10日舉辦，此次以「量子糾纏─由哲學到科技」為題，邀請到台灣大學物理系暨中原大學講座教授張慶瑞進行專題演講。現場產學各界先進齊聚一堂，共同關注風起雲湧的量子理論在科技應用、人文詮釋、生命之謎與宗教闡述的現在與未來。
王伯元榮譽理事長、黃輝珍董事長開場致詞
台灣玉山科技協會榮譽理事長暨李國鼎科技發展基金會董事長王伯元表示，值此量子科技加速發展的關鍵時刻，全球量子技術的發展已超出預期，可以預見未來量子技術的發展將改變人類現有的生產和生活方式，甚至影響到世界格局。隨著量子世紀來臨，大家應該要「相信它、學習它、使用它、利用它」。
此外，王伯元榮譽理事長說，量子科技可以藉由科學、技術、工程、數學、甚至藝術等跨領域的整合，達到全面性的發展，比如量子物聯網、量子感應器等；量子科技將會帶來人文和哲學的新思維。他並指出，《奧本海默》電影帶給他許多感想。奧本海默是早期將量子力學帶到美國的人，王伯元榮譽理事長以此譬喻張慶瑞教授也是將量子電腦從美國帶到台灣的先驅者，是一位令人高度推崇的學者。
張慶瑞教授推動量子理論科普不遺餘力，並著有《量子科技革命：Q世代的未來》，係由現代財經基金會於2022年出版。該基金會董事長黃輝珍在致詞時指出，由於當時疫情升溫，各地採取嚴格的措施，人們居家隔離。張慶瑞教授也趁此「動彈不得」的非常時刻，在家勤奮寫作，進而完成《 量子科技革命：Q世代的未來》這本科普鉅作。
專題演講：量子糾纏─由哲學到科技
在開場致詞之後，由張慶瑞教授以「量子糾纏─由哲學到科技」為專題演講，帶領大家進入奇妙的量子世界。張慶瑞教授表示，量子一詞來自拉丁語quantus，本意為「有多少」，其實不是一種物質或粒子，而是一種現象、一種計量單位，是在微觀世界很常見的現象，但「我們習慣以相對宏觀的世界去思考，很難理解，也不容易觀察到。」
張慶瑞教授舉例，根據古典理論，假如把位元的位置以球體標示，南、北極位置分別代表 0 和 1，傳統電腦的位元只能在兩極之間切換。但若是量子位元疊加時，它能在二維球面上任何位置，不限於南北極。
他再以選舉為例，A、B、C三位候選人，每位選民只能投票三擇一。但這一理論並不適用於量子世界。在量子世界中，每位選民可以按自己喜歡的比例投給三位候選人，比如投給50%的A、30%的B和20%的C，這就是所謂量子的「疊加性」。「在量子世界裡可以不做唯一性的選擇，可以做組合性的選擇。」這是量子世界的精神之一，也是量子世界與古典世界的區別。
張慶瑞教授說，「只要沒有人量測，任何事情都可能發生，一點燈之後就立刻崩塌到社會期望結果。」意即量子的疊加性極其脆弱，一旦有人去測量，它就會立刻從疊加狀態變為確定狀態。他舉以開箱為例，在打開箱子之前並不知道箱子內有幾顆球，只有打開的瞬間才知道，也就是薛丁格的貓（Schrodinger’s Cat）的邏輯，打開後才知道貓的生死。（註：薛丁格的貓是奧地利物理學者埃爾溫．薛丁格於1935年提出的思想實驗。）
他提及，連愛因斯坦也難以接受量子力學，曾反問：「是不是只有當你在看它的時候，月亮才在那裡呢？」這個奇怪問題點出「量子行為過程無法被觀測」的神秘性質。
量子的第二個精神是量子糾纏。當粒子處於量子狀態時會有糾纏的特性，又稱為「量子糾纏」（quantum entanglement），張慶瑞教授說：「這就是『你泥中有我，我泥中有你』。」
經由以上例子，張慶瑞教授強調，在古典的世界需要選擇，在量子的世界不用選擇。「不需要選擇的人生會不會更幸福？不用選擇的人生恐怕更困難。」
另外，張教授說，古典宏觀力學將研究對象明確區分為純粒子和純波動，但微觀粒子會同時顯示出古典上的波動性與粒子性，這是量子的第三個特性─波粒二元性。
張慶瑞教授說，量子科技革命己經自2018年開始迄今，「Q世代」馬上就要來臨，20歲以下的年輕人必定要經歷量子新時代，大家須做好準備。「台灣55歲以上的人，其實不用學（量子技術）了，因為5到10年後這些人都退休了；但35歲以下的人，大概一個都跑不掉！20歲以下的人如果不學習量子技術，恐怕無法生存！」
科學家在2021年發起一項倡議，將每年4月14日作為「世界量子日」。這是因為普朗克常數4.1356677×10-15 eV·s，約化為4.14，希望激發人們對量子科技的興趣和熱情，提高大眾對量子科學已經和將要對社會產生積極影響的認識。但張慶瑞教授直言，台灣對量子的疏離感十分強大，他不知原因為何。
張慶瑞教授說，聯合國已經將2025年訂為國際量子科學技術年，因為在這一年，狹義相對論出現120年，海森堡矩陣力學出現100年，薛丁格方程式出現99年，原子彈出現80年。以此大約可以推論，「在新知識出現後的100年左右，產業會出現革命性的改變，程度不亞於工業革命、半導體革命。」這也意謂著量子即將為人們帶來不容小覷的革命性影響。
張慶瑞教授重申量子科技的重要性。他舉例道，如果將古典物理比喻為爬坡，那麼半導體革命及第一次量子科技革命就是爬樓梯，而第二次量子科技革命則是坐電梯。「如果你執著於樓梯，那30年後就失去競爭力！」
話鋒一轉，張慶瑞教授提及為何量子科技近年受到關注。追溯到1935年，愛因斯坦等人提出EPR悖論質疑量子力學的完備性。30年後，美國物理學家貝爾指出EPR悖論和量子力學對相同實驗的預測不同，提出了以他命名的數學不等式，並由美國物理學家克勞澤（John Clauser）、法國物理學家阿斯佩（Alain Aspect）和奧地利物理學家塞林格（Anton Zeilinger）在實驗上相繼驗證成功。這三位物理學家在實驗上的貢獻不僅對糾纏態的應用有所突破，也使量子資訊技術得以推進，因此共同獲得2022 年的諾貝爾物理獎。
張慶瑞教授闡述，量子的概念其實並不好解釋，有些人還將其歸類為「玄學」。西方人把哲學變成數學，數學變成科學，科學才變成科技，他笑說：「但我們是哲學變成玄學，這是最大的差異點。」貝爾不等式之後反而成為證明量子力學的工具，讓量子糾纏成為由哲學思維變成可以操控的工程。
量子力學的驗證後續可應用在量子感測、量子密碼、量子計算，張慶瑞教授說，量子計算像矛，量子通訊像盾，量子感測器像超六感，未來整合後就是量子物聯網。他預測，量子結合AI會形成量子物聯網，這在未來30年必然會發生。
張慶瑞教授說，他常被問到的問題是：「半導體會不會被量子取代？」他回答，若把半導體想像成是汽車工業、量子想像是飛機工業，飛機不會取代汽車，但是會做汽車也不代表一定會做飛機，未來整個計算體系，會是量子與古典混合的計算系統。現在的交通系統是由汽車，輪船和飛機所組合的多樣化體系，因此，「半導體科技不會自動延伸到量子科技的道理，就如同路上跑的汽車不會自動變成飛機一般的顯而易懂。」
綜合座談
講座後半場由黃輝珍董事長主綜合座談，與專題演講主講人張慶瑞教授、香港理工大學校長高級顧問暨前工研院院長林垂宙、台灣大學哲學系副教授王榮麟與神通電腦副總經理苗華斌等四位與談人，從人文思考及科技發展等面向進行熱烈探討。
林垂宙前院長表示，量子科技是台灣新的機會，他對未來量子發展趨勢充滿信心。
王榮麟副教授從哲學家觀點來思考不同面向，他認為，哲學家的思想「走得比較快，看得比人家遠，但缺乏把哲學變成數學、數學變成科學，科學變成科技的能力。」
苗華斌副總經理從產業界角度表示，量子糾纏是一個大哉問，術業有專攻，要懂不同領域，量子是未來的super AI，專門解決各種產業界的疑難雜症，因此台灣產業界應組成聯盟，以因應未來機會。
張慶瑞教授總結時再次強調，20歲以下的人絕對無法離開未來量子生態環境，「你來學量子，我們讓你變成未來一流人才；你不來學，我們就讓你的對手變成一流人才。」點出量子科學是近年及未來科技發展根本性的關鍵知識。此外，他也說，55歲以上的人不需要學是因為生活不必依賴量子，但他們掌握著資源，如果不投入資源，下一代競爭力會減弱。「量子電腦是一個很大的生態系，台灣應該思考，有限的資源要投向哪裡。」 | 
