<p>聽到「量子力學」，不具物理學背景的人往往覺得神秘莫測，聯想到科幻或是未來，其實它已發展百年。今日量子力學並非只有曖昧難解的理論，或是尚未普及的量子電腦；事實上，由量子力學衍生的眾多科技應用，如新材料、半導體、光電產業，早已深入現代社會的各個角落。</p>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>量子科學發展百年，早已進入日常</strong></span></h2>
<p>2025 年正是聯合國宣布的「國際量子科學技術年」，希望引起全民關注，可是為什麼是今年？而大眾又有必要認識哪些相關知識呢？</p>
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<p>中原大學物理系的高崇文教授表示，之所以選定 2025 年特別紀念，是由於物理學家海森堡（Werner Karl Heisenberg）在 100 年前開創第一個完整的量子力學架構：矩陣力學。</p>
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<p>量子資訊，特別是量子電腦的研發近年來持續突破，格外受到關注。不過高崇文教授指出，量子力學早已在許多產業有重大的影響，例如臺灣人想必都不陌生的半導體產業、光電產業、雷射以及核子醫學旗下的磁振造影（MRI）等應用，都奠基於量子力學。一般人享受其帶來便利的同時，卻並不會特別感受到量子力學的重要。</p>
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<p>中原大學物理系的許經夌教授認為，現在的科技，不只是專家的事。此時提出「量子年」的概念，可以喚起社會對這個領域的注意。發展現代科技需要社會的理解和支持。然而要推動政策，需要大家看得懂；技術想持續進步，也需要更多年輕人投入。</p>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>量子電腦，研發中</strong></span></h2>
<p>可是以量子電腦為例，一旦研發成功，大量投入實際應用後，很可能對個人層級的資訊安全、國家安全立即產生強大的衝擊，甚至將影響國際強權勢力的消長。儘管那一天尚未到來，在此階段的社會大眾，依然有必要具備一定程度的量子力學知識，才能產生足夠的輿論督促政府支持產業，以及鼓勵將資源投入相關領域。否則，量子電腦的開發落後，或許將導致國安危機。</p>
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<div class="jsx-3968805167 relative overflow-hidden"><img decoding="async" class="jsx-3968805167" src="https://www.charmingscitech.nat.gov.tw/backend/wp-content/uploads/2025/06/4-1_670x460.png" /></p>
<div class="jsx-3968805167 absolute w-full left-0 bottom-0 p-4 text-white text-[13px]" style="background: rgba(0, 0, 0, 0.66); display: block; line-height: normal;">量子力學已經發展超過一百年。</div>
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<p>高崇文教授解釋，目前有數種方式可以操作少量的量子位元進行簡單運算，包括超導量子位元（利用超導元件紀錄量子態）、離子阱（利用電磁場，束縛單一原子粒子）、中性原子（利用光鑷，精確排列中性原子陣列，透過雷射誘導 Rydberg 態，落實量子位元間交互作用）、光子（利用單光子的偏振、路徑等量子態編碼資訊，透過干涉和測量落實量子操作）等，但是都尚未大規模使用，也沒有造成國安問題。</p>
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<p>然而，為了防患於未然，政府仍然需要提防敵國在量子電腦獲得突破性發展，而危害到本國安全。高崇文教授認為，現階段在學術研究尚無具體成果之際，若是貿然大量投入資源，並不明智。近代唯一案例是第二次世界大戰期間，美國為了搶先納粹德國，實施「曼哈頓計畫」以舉國之力投入原子武器的開發，而目前沒有等級接近的計畫。除非掌握足夠證據，懷疑敵國有實力達成，否則不太可能出現舉國之力投入量子運算的局面。</p>
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<p>許經夌教授指出，量子科學與所有科技領域的方向類似，學界在意原理與理論的創新，產業則更關心能不能穩定運作及規模化製造。高崇文教授覺得研發量子電腦，也不是單憑量子物理的基礎知識就足以完成，說到底還是需要各方面的技術發展。迄今量子電腦的競賽還是現在進行式，鹿死誰手仍未可知。臺灣現階段，應該以儲備未來可用人才為目標。</p>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>培養專業人才</strong></span></h2>
<p>相比於量子通訊、量子電腦，許多量子科技已經進入社會。不只前述提及的半導體、光電、雷射，還有隨處可見的材料科學，高崇文教授指出，所有材料相關的問題都是量子力學的應用！這些行之有年的研究領域與產業，需要大批專業人才支持。至今物理相關系所，依然是專業人才的主要培養來源。</p>
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<p>學術上，量子力學是大部分物理領域的基礎，高能粒子物理、核子物理、原子物理、分子物理、量子光學、凝態物理，甚至天文物理都與量子力學有著密不可分的關係。相關科系中，物理學系的養成教育最完整，有些學校的光電科學、材料科學系所也有較為初階的近代物理課程。</p>
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<p>物理學系大學的必修課「量子物理」是主要學習量子物理的課程。過去臺灣各物理研究所都將「量子力學」列為必修，也作為博士資格考的門檻。一般物理系的大四課程都是以量子物理為基礎的專業課程，如固態物理導論、粒子物理導論、凝態物理導論等；碩博士的專業課程則是以量子力學為基礎的固態物理、粒子物理、凝態物理等。然而高崇文教授指出，近年來許多研究所，不再要求研究生修過完整兩學期的量子力學課程。一旦學生的素質滑落，對未來產業發展也是隱憂。</p>
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<p>對於量子電腦這類潛力無窮，前景卻不明確的領域，高崇文教授認為一般人選擇科系主要考量當前的就業前景，量子電腦的發展變數仍多，應該只有少數人願意冒險。較為可靠的做法是，設法培養本身對物理科學有高度興趣的人。目前這點猶為重要，因為相較於物理系所，當前的電資學院或工學院對學生更有吸引力，但是量子知識嚴重不足；在大學開設量子資訊相關課程，給電資學院和工學院的學生學習，或許是可行性較高的折衷方法。</p>
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<p>除了大學以上的層級，許經夌教授覺得更重要的是，中學教育也要跟上，讓臺灣學生及早接觸量子的概念，建立興趣。</p>
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<p>另一方面，能夠影響社會的量子力學相關產業，不只需要本行的專家。例如生物學、化學、經濟學背景的人也可能使用量子科學，而他們該了解到什麼程度才算足夠？高崇文教授表示，從使用者端的角度來看，應該不太需要到了解物理的機制，只需掌握具體的演算規則可能已經足夠。許經夌教授認為，使用者不一定要認識到多深，但是至少要知道大概是怎麼回事，能做什麼、不能做什麼。重點是保持對科技發展的關心，不盲信也不抗拒。</p>
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<div class="jsx-3968805167 absolute w-full left-0 bottom-0 p-4 text-white text-[13px]" style="background: rgba(0, 0, 0, 0.66); display: block; line-height: normal;">目前物理相關系所，是培育量子科學專業人才的主力。</div>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>社會大眾，不能對量子完全陌生</strong></span></h2>
<p>不是相關產業的人，對量子科學應該有多少認識，又有哪些可靠的管道能補充知識？高崇文教授舉例，許多人聽過牛頓被蘋果打頭的故事，但是這和古典力學其實毫無關係。而量子力學的「薛丁格的貓」、「量子纏結」狀況類似，都是通俗化的噱頭，對於學術研究和產業應用毫無幫助。許經夌教授則表示，儘管差異很大，但是能吸引大眾目光，也就提供一般人開始認識的進入契機，不見得是壞事。</p>
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<p>隨著量子科學發展，也傳出擔憂的聲音：知識落差可能帶來社會衝擊，加深社會鴻溝。對此高崇文教授有不同看法，他認為，量子科學的知識落差存在已久，並沒有造成社會衝擊，也沒有加深社會鴻溝。然而此現象的根源是過去臺灣產業普遍只是低階的知識使用者，除了投身學術的物理研究者之外，許多專業人員需要的量子科學知識其實非常有限，一般人更是完全無感。</p>
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<p>許經夌教授覺得可以類比當今的半導體產業，誰能參與、誰懂得關鍵技術，資源和機會就會往那邊集中。如果未來量子科技也變的如此關鍵，那麼知識落差會化為更大的資源落差。還是得靠教育和科普改善狀況。</p>
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<p>一般人有必要認識量子科學嗎？許經夌教授指出，若是完全無知，最明顯的風險就是被騙。現在很多商品、投資、甚至療法，都喜歡套上「量子」這個詞來包裝，如果完全不了解相關知識，就很容易被這些偽科學或詐騙話術給說服。</p>
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<p>高崇文教授認為，大多數人即使完全不懂量子科學，對日常生活也毫無影響。但以國家總體的立場來看，如果社會大眾由於無知而對量子科學冷漠，導致政府缺乏動力提供足夠的資源投入人才培育、產業發展，的確有可能在未來造成災難。</p>
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<p>高崇文教授指出，如同任何一門物理科學，量子力學的數學結構雖然簡單，仍然要求一定程度的熟練，沒有受過專業訓練的人，應該只能有相當模糊的認識。若是想達到科普等級的知識水準，網路上有許多相關的資源，不過大部分是外文。臺灣現階段有隸屬「量子國家隊」的「量子熊」專業團隊針對量子物理，已經製作一系列面向大眾推廣的影片、播客節目以及延伸的學習平臺，提供機會讓有心的觀眾深入學習。</p>
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<p>（客座總編輯｜清華大學物理系 林秀豪特聘教授 、東海大學物理系 施奇廷教授；研究顧問團隊｜中原大學物理系 高崇文教授、中原大學物理系 許經夌教授；責任編輯｜曹盛威、趙筱文）</p>
