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量子電腦　顛覆0與1的世界

資訊界諾貝爾獎唯一華人得主姚期智談資訊密碼學

新的量子電腦和運算理論，可能讓全球所有密碼一夕作廢，這些新的發展正在改變資訊產業。在姚期智眼中，全球資訊界將面對什麼樣的挑戰？

採訪整理●林宏達

中國國務院總理溫家寶，是一天曾會見十國元首的大忙人，不過，在北京清華大學裡有一名出身台灣的教授，讓溫家寶不但放下公務，更帶著教育部長親自登門造訪。這個人，就是北京清華大學高等研究中心教授姚期智。

不止中國官方，想和姚期智合作的人絡繹不絕。根據新華網報導，姚期智到北京清華高等研究中心，是諾貝爾獎得主楊振寧親自打的電話，「你在普林斯頓薪水多少，我們照付，一個子兒不少！」

北京微軟亞洲研究院也聘姚期智為首席顧問，「姚先生在微軟亞洲研究院，要有多大的權力，就能有多大的權力。」為了挖到知名學者，亞洲研究院院長沈向洋認真的說。在台灣，中央研究院也早已頒給他中研院院士的殊榮，「這人了不起呀，他能看到別人看不到的問題，解別人解不開的答案。」台灣清華大學前校長劉炯朗盛讚姚期智的學術成就。

密碼學研究成果非凡　間接影響所有人使用電腦的方法

姚期智為何備受關注？「他是杜林獎（Turing Award）唯一的華人得主，杜林獎是資訊學門的諾貝爾獎，是這個領域的最高榮譽。」劉炯朗說。像網路通訊協定的發明人、RSA加密演算法（應用在電子商務、網路認證中的特殊非對稱密碼法，由三名學者共同提出）的發明人，都曾得過這個獎。從另一面看，姚期智是最前端資訊理論的專家，特別在密碼學的領域裡成就非凡，他的研究改變了全球資訊學界對密碼研究的看法，間接影響全世界所有人使用電腦的方法。

姚期智現在的研究重心，則是量子運算（Quantum computing）。過去傳統電腦要花上千年才能解開、由0和1構成的傳統密碼，在量子電腦上只要幾秒鐘，就能破解完成（見小辭典）。透過微軟安排，姚期智下週將訪問台灣，與青年學子對話，本刊於上月底先在北京專訪這位資訊界傳奇人物，由他帶領我們看未來資訊電腦世界的演變。以下是專訪內容：

《商業周刊》問（以下簡稱問）：電腦研究未來將往哪裡發展？

姚期智答（以下簡稱答）：如果你看過去理論電腦的歷史，最早是很簡單的，就是怎麼幫電腦找最好的算法，過去三、四十年，它考慮到的問題變得非常的多，非常的有意思，這些問題產生的原因，都是因為科技的發展，像網際網路。電腦每次發展出新的模式，資訊理論就需要製造出一個模式，會有新的數學問題需要解決。

我覺得有兩點，第一點，我們未來硬體的形式，不一定和現在一樣，現在這些大公司，還有一些有創造力的科學家，都在想怎麼創造新的電腦的形式，打破現在的瓶頸，如果說成功的話，就可以開啟新的紀元。譬如說量子電腦，或是用很小的分子來做基本計算單位，在hardware（硬體）這方面，人的好奇心，可能開創一個新的世界。

軟體設計師強化數學知識　極可能在運算上掀起革命性變化

第二點是關於軟體方面，現在大家運用硬體寫的程式，都還沒有發揮到最大的效益。基本上，多半寫軟體程式的人，都是關注應用面，他們熟悉那裡面的要求，用什麼樣的捷徑做他們要的演算，但他們缺少在數學方面的知識，如果能夠把這些知識傳到這些做軟體的人手裡，我想會有一種革命性的變化。可能一個計算原本需要幾萬年才能完成的，你只要在算法上稍微做點改變，就能在幾分鐘之內完成，這是非常可能的現象。

如果我們寫的程式能更有效率，找出最好的方法來做的話，我們現有的計算能力，就能做到很多過去做不到的事情。

問：請問您現在如何評價摩爾定律（IC上可容納的電晶體數目，約每隔十八個月增加一倍，速度也提升一倍）？

答：我覺得摩爾定律現在面對很嚴峻的挑戰，再這樣下去，十年、二十年總是要碰到一個物理極限。它的世界觀是個非常古典的世界觀，但進入量子的世界裡，古典的物理觀已經不適用了，這就是為什麼現在大家對摩爾定律產生焦慮的緣故。

從這個角度來看，我覺得摩爾定律受到挑戰，是非常好的事情，給我們更多動力，尋求突破。

問：此外還有哪些最重要的研究課題？

答：還有散熱的問題：你想計算得很精確，又把體積縮得很小，這裡面的熱量怎樣讓它散發，這也是一個很大的問題，現在就有人想到說，是不是在電腦運行的時候，我們能多容忍一點錯誤。

我記得我十幾、二十年前用PC，它們的可靠度很差，現在我們知道，我們的要求很嚴格，東西不太會壞，就想說，可不可能讓計算的結果不要求那麼精確，你散熱的要求就會小。

問：未來半導體電腦還會繼續下去嗎？

答：我們現在還沒有看到另一個真正不一樣的設計出來。

問：在半導體之外，哪些是有潛力的硬體模式？

答：我自己有興趣的是量子電腦的發展，但一般認為量子電腦不容易取代現有的電腦。因為第一，它在科技上很困難；也不是在任何計算上，它都能比普通電腦好，是比較特殊化的計算型式。

問：在軟體上，除了程式效率，還會有什麼理論突破，讓未來軟體有所不同？

答：另一種更有突破性的，就是做圖型判別，搜索圖像。當年這些都是人工智能想解決的問題，在五、六十年前，他們覺得電腦的運算速度和儲存能力的改進，有可能做出像人類智慧那麼好的一種軟體。經過這些年，這些問題比他們當初想的難得多，現在大家基本上放棄了這種觀念。現在大家是著重在有侷限性的問題，像你怎麼做圖像的搜索，這一類的問題，範圍比較小，可以集中考慮所有因素，不斷做出突破。

安全是當務之急　若不及時研究防範，後患無窮

問：您怎麼看網路的發展？

答：像網路這麼重大的發展，十年、二十年也不會碰到一次，起先也沒人想到網路發展得這麼大，網路的發展也不過是近十年的事，現在網路的發展還沒有到最後階段，還是當前最重要的課題。我想以後的十年，沒有比網路更熱門的課題。

問：您覺得哪些網路問題，是需要關注的？

答：安全是當前最重要的問題，密碼學、安全學以前是政府的工作，從一九七○年代末期後，一些有識之士看到將來會有很大的網際網路，很大的E-Commerce（電子商務），會有很多安全的需要，密碼和安全在當時，是最先進的研究，像我大概就是七○年代末期開始做這個研究，那時奠定了密碼學的基礎，到最近十年、十五年，大家才把我們提出的想法找出更好的方法來做，以前那些工作，經過二十年才進入實用階段。

現在用網際網路的情況下，它的問題複雜，我覺得現在科學界還沒有集中全力做，因為現在還沒有發生過一個駭人聽聞的安全問題，這裡的確有危險性，如果我們不及時研究這個問題的話，隨著E-Commerce越來越大，大的機構像銀行，有可能發生駭人聽聞的安全事件。

根據量子力學　破解不了的密碼，確實存在

問：您一生追求的，是創造不會被破解的密碼嗎？

答：我們這個領域很想做的，是能設計出一種密碼，它完全都不能被破。在古典密碼裡面，基本上，是沒有一種密碼不能被破的，如果有足夠的計算時間和能力，密碼是一定會被破的。你現在做一種密碼，對普通人來講也許很安全，但如果有個機構有很多資源、很聰明的人，就能打破。有一個大家很有興趣的問題是，有沒有一種密碼，即使是用全世界的計算時間，也不會被攻破。

但在量子世界，有光子的通訊，在二十年前有人發現，你真的可以做出不會被破解的密碼，它的安全性是根據量子力學，只要量子力學對，這個密碼就是安全的，現在這幾乎是定理了，就是在量子世界，我們能做出幾乎不會被攻破的密碼。

載自商業周刊