量子科技聽起來距離生活十分遙遠，但其實在我們生活中俯拾即是，例如簡報雷射筆、電腦中的電晶體、醫院裡的核磁共振等，這些技術都是來自量子效應，不過，除非是開發相關技術的人員，一般大眾並不需要知道背後的物理應用或工程設計等細節。然而，在量子科技爆發的未來，量子物理的基本認識可能將成為重要的知識教育。
&nbsp;
2016年，歐盟發布量子宣言報告「Quantum Manifesto A New Era Of Technology」，以應對到來的「第二次量子革命」。依循著1930第一次量子革命的腳步，帶著人們走入到更微觀的世界，直接討論、實驗量子效應，如疊加、糾纏、干涉等核心概念，以及對量子態的操控。
&nbsp;
[data-component=gallery]
&nbsp;
<h2>汲取國外經驗　反思臺灣現況</h2>
臉書創始人馬克．祖克柏（Mark Zuckerberg），曾在推特上傳一張讀睡前故事給小寶寶聽的照片。照片中的故事書，並非我們所熟知的童話，而是「寶寶的量子物理」（Quantum Physics for Babies）。儘管該篇發文略帶玩笑性質，但從該童書的出現，預示著「量子物理」的概念正走出大學，慢慢進入普羅大眾的生活中。臺灣大學化學系鄭原忠教授指出，普遍來說國外的量子科技與教育皆發展較早，在研發或是推動上已有較成熟的做法，或透過國家級的力量來執行。舉例來說，2018年歐盟展開為期10年的「量子旗艦計畫」（Quantum Flagship Program）中，除了大力支持各項技術研發外，其中的「透過跨領域的教育，強化民眾對於量子科技觀念的認知、能力，培養歐洲量子科技領域新一代的專業人才。」尤為重要。在科普層面，藉由與大眾溝通，使大眾對量子有基礎的認識，了解到量子科技的重要性，願意讓國家投注資源；其次，在高等教育方面，則藉由積極串聯不同學校、研究機構，設立量子學程等，培養更多的專業人才。同年12月，美國參議院通過「國家量子倡議法案」（USA National Quantum Initiative），加強美國國內在量子科技領域的投入。此外，澳洲、中國、日本、英國等大國也啟動各自的國家級計畫，希望可以在下一代的科技中，搶占一席之地。
&nbsp;
除了以政府的角度進行推動，業界也扮演了重要的角色。美國IBM公司在量子電腦技術發展已有數十年，目前已製作出擁有127個量子位元的電腦，並擁有自己的量子電腦雲端平臺。IBM也積極地舉辦暑期學校、競賽等，並提供網路教學的文件，使一般大眾也有機會可以使用、自學。透過開源模式，讓更多人接觸量子電腦，同時也讓使用者協助測試系統，進一步培養未來潛在的用戶。
&nbsp;
&nbsp;
<h2>量子知識　在教學現場發酵</h2>
過去傳統的教育中，對於量子物理相關的知識傳播少之又少。在大學端的的課程，通常也只有物理系、化學系會將量子力學放到必修中。很顯然，若想在這波即將到來的第二次量子革命中站穩腳步，關於量子物理的教育必須要做出改變。
&nbsp;
量子力學的教學往往是直接切入探討線性代數、波函數、薛丁格方程式等與數學、物理相關的概念。鄭原忠教授分享，「你以為要知道那些公式，才能知道量子力學，其實並不是。例如，一般大眾對於重力、電磁現象都有一些基本概念，這已經是日常生活的一部分。教育要反轉，讓大家把量子概念化為基礎知識。」從討論量子物理中較重要的現象與應用層面著手，透過波動的疊加性質，解釋量子的疊加態；再來解釋穿隧效應、能階量子化等概念性知識，降低入門量子物理知識的門檻，鄭原忠教授說道。
&nbsp;
&nbsp;
<h2>科普推廣從線上到線下、課堂到競賽</h2>
科技部自2020年開始推動量子計算、通訊等相關的計畫，希望以國家的力量推動進行相關人才培訓及研發計畫，並成立了量子科學推展平臺，推廣量子領域的科普知識教育傳播。有別於從數學出發的傳統教學，課程設計上加入更多探究基本原理的概念，激發學生興趣為首要目標。以成功大學前沿量子科技研究中心舉辦的高中生課程為例，課程上做了調整、設計，從簡單矩陣運算的法則學起，建立進入量子領域的先備基礎知識後，直接讓學生使用線上量子電腦平臺（如IBM-Qiskit），實地引導學生進行量子位元摸索、操作。學習過程如同玩積木一般，先引起學生對於量子概念的興趣，再引導進入探究背後更深的原理。
&nbsp;
無獨有偶，2021年中興大學與成功大學都舉辦了量子暑期學校，中興大學郭華丞教授的團隊並籌辦了「2021大專生&amp;高中量子科學專題競賽」，在課堂之外，藉由專題競賽促進學生彼此的交流、腦力激盪。同學們共同組隊參加，提出對於量子軟體、硬體或是教育方面等創新主題計畫，如決賽中有的團隊利用Qiskit寫出量子計算的程式，或開發教學模組，協助教學量子疊加態等核心量子概念。透過競賽方式，深化參與者對於量子領域的興趣、引導自主學習，同時也為量子領域注入更多創新的想法與能量。
&nbsp;
在此計畫下，鄭原忠教授也在臺大成立「<a style="color: #0000ff;" href="http://qt.ntu.edu.tw/">量子線上學院</a>」中，分享來自國內外量子科技相關新聞、新知等，而相關的知識性文章、自學影音內容等也正逐步建置中，其目標是希望建立一個自學的平臺。鄭原忠教授說明，「科技部很認真地在推動量子教育的發展，有意識地將人才培訓導向量子領域。一個科技要從基礎研究走進產業，才能成為可推動國家經濟力量的項目，而人才是一切科技發展的基礎。」開創一個新的產業，需要有足夠人才進行研發、創新，開發能解決實際需求的產品，因此人才不能只留在學術領域，更需要從學校走進業界，參與推進產業升級的過程，才能將學術知識轉化為實質應用，進而對國家經濟產生實質性影響。
&nbsp;
除了讓量子概念觸及更多群眾外，繼續深化臺灣的研究實力，也是另一個量子教育的重要面向。除了科技部、經濟部與中央研就院共同成立的量子國家隊，在臺灣各大學中，也有愈來愈多量子相關的研究中心成立，每年也舉辦數次相關研討會，將不同研究領域的人聚集在一起，進行交流、討論，激盪出更多創意的火花。鄭原忠教授表示，「這些計畫的推動，目的不在於一定要超越國外的研究團隊，而是期待在做這些技術的同時，累積下基本的能力，未來在量子科技產業界才會有臺灣的立足之地。」
&nbsp;
&nbsp;
&nbsp;
一個科技要從基礎研究走進產業，才能成為可推動國家經濟力量的項目，而人才是一切科技發展的基礎。
－台灣大學化學系鄭原忠教授－
&nbsp;
&nbsp;
&nbsp;
&nbsp;
<h2>探索量子科技　迎接新世代</h2>
量子科技相關技術不論是演算法、軟體，乃至硬體開發，都仍在初期的發展階段，各國紛紛投入希望成為量子技術掌握者與先鋒。相較先進國家，臺灣投入的資金與資源較為限制，但在這波掀起的量子科技浪潮中，不乏沒有競爭力。鄭原忠教授提醒，「當我們談論量子教育，它不僅止於量子計算領域。我們做一臺量子電腦，得到的好處遠超過量子電腦是否能夠被實現，其實在研發過程中，需要發展極低溫的技術、對微波線路的精密控制、偵測微弱訊號等關鍵技術。這些技術在許多領域中都有非常重要的應用，因此當我們在推廣量子科技，心中想的不僅是做出量子電腦，而是要探索完全不同的技術，進而打開新的科技世代。」
&nbsp;
&nbsp;
（客座總編輯 |國立陽明交通大學電子物理系 張文豪教授、國立清華大學物理系 林秀豪教授；研究顧問團隊 | 中央研究院物理所 王明杰研究員、工研院電子與光電系統研究所 吳志毅所長、中央研究院資訊科學研究所 鐘楷閔教授、國立清華大學物理系 果尚志教授；責任編輯 | 段芊卉、葉于甄）

人才不能只留在學術領域，更需要從學校走進業界，參與推進產業升級的過程，才能將學術知識轉化為實質應用，進而對國家經濟產生實質性影響。