<p>2025 年 1 月，在全球最受矚目的美國消費電子展 CES 上，輝達執行長黃仁勳面對媒體提問時坦言：「要打造真正有用的量子電腦，大約還要 15 到 30 年。」但兩個月後，他卻在 NVIDIA GTC 舉辦「量子日」，並自嘲先前對量子電腦的質疑言論「錯得離譜」。同時，輝達還宣布啟動量子運算研究中心，並推出全新軟體平臺 CUDA-Q，試圖重現當年建立 GPU 生態系的成功經驗。</p>
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<p>黃仁勳執行長態度的轉變為全球量子產業打下強心針，但真正值得關注的，是這場技術革命本身。當我們聚焦在「量子電腦到底是什麼？它離我們多近？臺灣在這股浪潮中又扮演什麼角色？」時，一幅輪廓逐漸清晰的未來圖景正在展開。</p>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>量子電腦為何重要？顛覆傳統運算邏輯的兩大核心原理</strong></span></h2>
<p>量子電腦到底是什麼？又為何有如此顛覆性的潛力？台灣半導體研究中心主任侯拓宏指出，可以從了解它們最基本的資訊儲存和處理單元的差異著手。</p>
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<p>傳統電腦的位元，是利用電子訊號的「高、低」電位來表示邏輯運算時的「真、假」狀態，也就是「1、0」狀態。在任何時間點，傳統位元只能處於這兩種狀態之一。但量子位元除了可表現 0 與 1，還能同時存在於 0 與 1 之間的「疊加態」（superposition）。例如，1 個量子位元可以「同時」以 2 種不同狀態（0、1）存在，而 2 個量子位元可以「同時」以 4 種不同狀態（00、01、10、11）存在。以此類推，隨著量子位元數目的增加，其儲存與運算能力將呈指數倍增。</p>
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<p>此外，量子位元還有另外一個關鍵的量子特性：量子糾纏（quantum entanglement）。當兩個或多個量子位元形成糾纏態時，即使彼此相隔遙遠，一旦其中一個狀態變化，另一個也會在同一瞬間發生改變。這種被愛因斯坦稱作為「鬼魅般的超距作用」，是量子電腦真正平行運算與超高效率的關鍵。</p>
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<p>一個經典的比喻是：假設你在一個迷宮裡找出口，傳統電腦是一條條路走、一個個門打開；量子電腦則像能同時走所有路徑，一次探索所有可能。這種計算能力的爆炸性成長，被形容為「不是線性，而是指數級提升」。</p>
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<p>但量子電腦也存在巨大的技術挑戰。量子位元的操作極為敏感，稍微的溫度波動、磁場干擾或材料缺陷，都可能導致錯誤率飆高。這也是儘管量子理論早在20世紀中葉就已成形，但至今仍尚未出現真正可「廣泛商用」的量子電腦的原因。科學界將當前階段稱為「Noisy Intermediate-Scale Quantum」（NISQ）時代─即目前已有部分量子硬體可運作，但計算品質仍受雜訊與錯誤率限制，距離真正「通用型」量子電腦還有一段距離。</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/2025/06/2-1_670x460-1.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;">相較於傳統電腦，量子電腦的計算能力被形容為「不是線性，而是指數級提升」。</div>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>臺灣首部量子電腦落地：從硬體部署到設計驗證的基石</strong></span></h2>
<p>2024 年 11 月，台灣半導體研究中心宣布引進第一部全堆疊「5 位元超導量子電腦」。</p>
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<p>從外觀來看，它長得完全不像我們所熟知的電腦。它有 3 公尺高，銜接很多管線、壓縮機、幫浦、電子儀表跟各式零組件，需要一間小房間才裝得下。此外，它只有 5 個「量子」位元，這個數目，與目前傳統電腦的硬碟容量（1 TB ≈ 1012位元）或中央處理器一次操作能處理的資料長度（64 位元），相比之下少非常多。</p>
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<p>侯拓宏主任指出，引進該系統的目的，是期盼藉由其穩定與完整性（mK低溫系統、量子操控與讀取設備、超導量子晶片，以及完整的控制架構與分析軟體等），方便國內設計團隊銜接其 cryo-CMOS 類儀器電路晶片，進行模組化的概念驗證與原型開發使用，透過反覆的實驗，從中發掘設計瓶頸，進行改進與優化。</p>
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<p>過去臺灣的研究人員或學生在進行這方面的工作或學習時，往往需要仰賴國外的雲端平臺資源，不僅時間受到很大的限制，在靈活性和保密性方面也可能受到限制，成本也相當高昂。侯拓宏主任指出，現在引進了這臺穩定、可以自主的量子運算硬體，國內的研究人員或學生可以透過雲端或直接在這臺設備上進行實驗，驗證新的嘗試與探索，深入理解超導量子位元的特性。</p>
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<p>這臺量子電腦的部署，象徵臺灣從矽島製造優勢延伸至量子領域的起點。從硬體研發、元件製作、軟體整合到人才培育，臺灣正逐步建立屬於自己的量子產業基礎。</p>
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<h2><strong><span style="font-size: 20px;">鴻海打造「離子阱量子電腦」：從零件整合到跨域協作</span></strong></h2>
<p>政府推動量子國家隊的同時，民間企業也不缺席。鴻海研究院 2023 年宣布成立「離子阱量子計算實驗室」，選擇另一條主流技術路線－以離子阱平臺為基礎，發展可擴展的通用型量子電腦，並投入量子操控、可擴展的電腦架構，以及集成微離子阱和光電子電路的半導體晶片等關鍵技術研究。</p>
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<p>離子阱量子電腦的優勢在於其高保真與低錯誤率特性。由於每顆離子在物理性質上天然一致，系統間的穩定性與一致性相對超導體更高，尤其在邏輯閘操作的錯誤率方面，離子阱技術更具領先優勢。不過，其缺點則在於依賴雷射光學元件與精密設備，系統龐大且不易擴展。</p>
<p>鴻海研究院離子阱實驗室主任林俊達指出，量子電腦不是單靠一所大學或一間企業就能完成的技術，它需要國家隊式的整合與跨領域協作。臺灣最大的優勢，在於擁有完整的半導體製程與光學、精密製造產業鏈，而鴻海擁有出色製造和系統整合能力，將致力於提供一個學界理論、晶片製造到軟硬體架構的整合平臺。</p>
<p>目前鴻海正與 C 事業群合作開發第一代單區刀鋒型離子阱核心，預計5年內推出 5 至 10 位元、開源可編程的實驗型離子阱量子電腦，提供臺灣研究社群進行教學與實驗使用，並以此為基礎，推進規模化系統設計與平臺建立。</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/2025/06/2-2_670x460-1.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;">量子電腦不是單靠一所大學或一間企業就能完成的技術，需要國家隊式的整合與跨領域協作。</div>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>量子與傳統電腦不是對立，而是互補</strong></span></h2>
<p>事實上，不論是用何種物理原理實現的「量子電腦」，至今都還處於早期實驗與開發的階段，還沒有辦法可以解決實際的問題。侯拓宏主任表示，量子電腦並非為了取代我們日常使用的傳統電腦，而是一種全新的運算概念，具有革命性潛力。它的最大價值在於與傳統電腦密切結合，共同解決那些傳統電腦難以或無法處理的高度複雜問題。量子電腦並非萬能，也無法處理所有類型的運算任務；未來日常的文字編輯、網頁瀏覽、影音播放等，仍會由傳統電腦擔綱最佳角色，而量子電腦則成為強力補充，專攻特定領域的尖端挑戰。</p>
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<p>從架構上來看，未來量子電腦與傳統電腦極有可能以混合式運算系統共存，互為補充。這也讓半導體產業不但不會因量子技術而被淘汰，反而會因高度整合需求，而迎來新的發展契機。臺灣在全球半導體製造、IC設計與封裝測試領域早已奠定關鍵地位。若能在量子時代搶得先機，進一步布局至低溫元件、光學模組與量子控制系統等相關領域，未來有望在全球供應鏈中發揮舉足輕重的角色。</p>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>從轉折走向布局：量子時代臺灣不能缺席</strong></span></h2>
<p>黃仁勳執行長的態度轉變，是產業觀察的指標性事件。當最早質疑量子電腦實用性的科技巨頭都選擇進場，意味著這場被稱為下一場運算革命的量子戰爭，已進入資本、技術與應用布局的前哨戰。</p>
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<p>臺灣從中央研究院啟動量子科技實驗大樓、台灣半導體研究中心部署量子設備，到鴻海自建平臺研發，象徵臺灣正從觀望走向實際投資與技術累積期。若能穩步深化量子科技布局，整合產官學研資源，不僅可延續半導體時代的製造優勢，更有機會轉型為量子解決方案的核心提供者，成為下一個科技世代的重要關鍵。</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｜鴻海研究所離子阱實驗室 林俊達主任、台灣半導體研究中心 侯拓宏主任；責任編輯｜曹盛威、趙筱文）</p>
