其實量子電腦的概念早在數十年以前就有了，但因相關技術的局限，近年來才出現具體的進展。清華大學物理系的果尚志教授解釋，「低溫、晶片、量測技術等都有重要的進展。」種種技術到位，讓全世界在發展量子電腦的硬體上頗有斬獲。據估計，世界各國投入在量子科技的預算高達225億美元（約新臺幣6750億），未來產能潛力無限。
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<h2>量子電腦　全世界都在注資發展</h2>
由於量子電腦將衝擊資安、金融、國防等各個層面，臺灣政府也積極投入相關研究。科技部、經濟部及中研院跨部會合作，將自2022年起5年投入新臺幣80億，引導產學研界共同發展量子科技。
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新臺幣80億比起一些先進國家少得多，美國光2021年就投入近8億美元。但面對其他國家大規模投入的資金，臺灣仍有發展機會。果尚志教授表示：「你必須了解自己的優勢在哪裡！我們要把錢用在刀口上，我們有一些關鍵突破的地方，材料、製程、系統整合，把這些站住腳，後面會很容易。」而這個突破點，就是臺灣完備、完善的半導體產業。
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<h2>以半導體優勢　開發量子位元的周邊電路</h2>
工研院電子與光電系統研究所吳志毅所長表示：「臺灣要在5年、10年後成為量子電腦的強權，我覺得機率不高。可是臺灣掌握的半導體優勢，能讓我們在這之中主導。」傳統電腦在發展初期有一整個房間那麼大，充滿了電子線路，拜半導體的進步所賜，傳統電腦的體積愈來愈小。吳志毅所長表示：「半導體在做的事情就是把這些線路晶片化，把所有東西塞到一個小小的晶片上。」量子電腦現在的發展情況就與早期傳統電腦時代類似，核心的量子位元雖然小，但周邊的訊號讀取、控制電路等占了很大的空間，且充滿線路。若未來量子電腦進入商業模式，勢必需要將周邊設備晶片化、縮小整體體積、簡化安裝等，而這些都需要用到半導體。「材料、製程、整合都是臺灣的機會所在！」果尚志教授表示。
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目前現有的半導體技術仍無法滿足量子電腦周邊電路的需求，由於量子位元所需的特殊低溫環境，其周邊電子電路也有特殊技術要求。目前全世界量子位元的主流技術稱為「超導迴路」，另一種被看好的技術則為「量子點」，而這2種技術都需要極低溫的環境。這個「極低溫」遠遠冷於地球上的任何一個自然環境，接近絕對零度。這種環境下，所有的材料特性都會與日常生活不一樣。換言之，量子位元所適用的電子電路與一般用途所使用的將會完全不同，「這件事情並不那麼簡單，還是要重新做研究。」吳志毅所長表示。
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果尚志教授表示，「把關鍵元件做好、把關鍵製程做好，未來我們就能站在樞紐的地位。」為此，國家實驗研究院台灣半導體研究中心（Taiwan Semiconductor Research Institute, TSRI，簡稱半導體中心）正進行「Å世代半導體_前瞻半導體及量子技術研發計畫」，其中一項目標為開發「cryo-CMOS」通用系統晶片，能與各種不同的低溫量子位元平臺結合。「如果臺灣在這一塊發展得好，未來不管是哪種量子位元，都會用到我們的晶片。」吳志毅所長表示，「有點像現在的車用晶片，不管你是哪一家廠牌、哪一臺車子，最後裡面還是得用到台積電生產的晶片。」
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以整合周邊電子電路的系統晶片來說，臺灣主要競爭對手是著名的半導體公司英特爾（Intel Corporation, Intel）。Intel在2015年就投入5000萬美元進行量子電腦的研究，包含低溫下的量子電腦通用晶片「Horse Ridge」，目前已經取得了一些成果，發表在期刊《自然》期刊（nature）上。為了在量子運算時代繼續維持臺灣的半導體優勢，投入發展刻不容緩。臺灣的經濟規模有限，不可能面面俱到，在每個產業、每項技術都爭世界第一。臺灣雖然沒辦法都做到「第一」，但我們可以努力成為「唯一」。吳志毅所長表示：「我們應該要清楚自己的強項，基於自身優勢去發展，才有機會在各個產業擁有話語權。」
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我們應該要清楚自己的強項，基於自身優勢去發展，才有機會在各個產業擁有話語權。
－工研院電子與光電系統研究所吳志毅所長－
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<h2>整合各界資源　打造量子國家隊</h2>
果尚志教授表示，「量子電腦其實是一個系統整合的問題，要將低溫致冷、半導體、量測等周邊技術整合起來，群策群力推動。」為了凝聚共識、團結力量、加速臺灣量子電腦之相關軟、硬體進程，臺灣量子電腦暨資訊科技協會（TAQCIT）在2020年成立。協會在成立後這2年皆舉辦年會，並吸引了來自各界的參與。2021年的年會中更舉辦「量子教育」、「軟體及應用」、「元宇宙創意」3個平行論壇，從各個面向探討量子科技在臺灣的發展。
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不過由於學界在量子電腦方面發展尚淺，對此果尚志教授表示，「目前人才庫還不是很完整，不過政府近幾年積極推動，學界參與愈來愈多。」科技部也在2021年公開徵求量子科技專案計畫，希望能刺激學術界投入，突破技術發展瓶頸。在量子電腦的硬體核心「量子位元」方面，目前中研院陳啟東研究員利用「超導迴路」（superconducting loops）開發量子位元；半導體中心則另闢蹊徑，選擇「矽量子點」（silicon quantum dots）技術打造量子位元。
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由於量子電腦開發所需要的環境特殊（如極低溫、極真空等），一般研究單位不易打造，因此中研院將在南院院區（臺南沙崙園區）建立「國家量子科技研究基地」，其中包含「量子電腦實驗室」與「量子實驗大樓」等，預計將在2026年全數竣工。這個基地將滿足各種量子科技相關的需求，讓各個相關研究單位能使用最理想的環境和設施進行開發，並讓這些技術得以在此整合。果尚志老師笑著解釋，「我把它稱作『量子基地營』，就好像在登上喜馬拉雅山以前，挑戰者會先在基地營集結、準備，然後攻頂！」
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<h2>取得市場先機　布局投入量子科技</h2>
量子科技是下一個世代的技術，整體市場規模會愈來愈大，成長速度也會愈來愈快。法國的市場分析公司Yole Développement估計，包含量子計算（quantum computing）、量子通訊（quantum communication），量子感測（quantum sensing）等在內，2020年整體量子科技市場規模約為3億4,000萬美元，在2030年將成長至29億美元，年成長率高達24%。
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臺灣具備的半導體產業技術，得以讓臺灣在國際各種產業中扮演重要角色，與國際密不可分，形成「矽盾」（silicon shield），但傳統的半導體發展漸漸接近物理瓶頸，加上世界各國也積極投入該領域發展，臺灣若要維持現今半導體產業帶來的各種優勢，必須要做出改變。「太過均一化的話，競爭性跟生存力就會降低。」果尚志教授表示，「量子科技是一個機會，開發新的產業，而且也不會跟現在的產業脫鉤，借力使力，可以開創新的機會！」
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但目前量子電腦仍在開發初期階段，還未真正應用到實體的研究或生活當中；相較之下，傳統半導體產業已在臺灣具備相當規模，吸引不少年輕學子投入。對此，果尚志教授鼓勵年輕人取得先機、投入量子科技的開發，以數十年的角度來準備職涯規劃，而不是短短數年。
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產業界其實變動很快，沒有任何產業能亙古不變。 只有打好基礎、求新求變，才能適應各種未來的變化。「產業界的風向其實變來變去的，我們要更充實基礎科學。」吳志毅所長提醒，「你的基礎內功很強，要使什麼招式都容易；內功不強的話，什麼招式都是花拳繡腿。」沒有人知道臺灣是否能建立起量子電腦的基業，也沒有人知道臺灣半導體的優勢是否能一直維持下去。此時此刻，臺灣正站在這波量子革命的浪尖，厚植實力、積極布局，當下一個資訊時代真的來臨時，臺灣才能居於主導地位。
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（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）

若未來量子電腦進入商業模式，勢必需要將周邊設備晶片化，而這些都需要用到半導體。