翻開科技新聞，很容易發現，在科技浪潮上，目前量子電腦正當道！不過，未來每個人都需要量子電腦嗎？
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聯合國將 2025 年定為「國際量子科技年」（IYQST），這不僅是對量子力學百年發展成就的肯定，更反映出全球對於量子科技將驅動下一輪科技革命與產業變革的高度期望與戰略共識。量子科學的突破，已持續為材料、醫藥、資訊等領域帶來顛覆性創新的基礎。
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在這個背景下，量子電腦的研發成為各國競逐的焦點。其獨特的運算能力，例如在質因數分解、複雜系統模擬與特定最佳化問題上展現的潛在指數級加速，讓傳統超級電腦亦難以負荷的挑戰出現解套。然而，面對量子電腦高昂的研發與維護成本，以及其專精於特定類型問題的特性，未來其應用普及的模式與範圍—例如，它是否會成為如同個人電腦般的生活工具，抑或主要作為特定領域的高端運算資源—仍亟待深入評估。
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<h2>量子電腦與傳統電腦</h2>
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量子電腦雖被視為未來運算科技的重要突破，但它並不是傳統電腦的升級版，而是一種以量子力學原理為基礎，重新定義資訊處理方式的系統。相較於傳統電腦以0與1進行二進位運算，量子電腦使用「量子位元」，能同時處於多種狀態，因具備疊加與糾纏等特性，讓它在某些特定任務上，展現出前所未有的潛力。
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國立臺灣大學物理系高英哲教授解釋，量子電腦特別適合解決需要大量平行計算的問題。例如在大整數的質因數分解、搜尋演算法與組合最佳化等領域，量子電腦可大幅加快計算速度。這大大影響加密技術、物流規劃與人工智慧訓練等應用。此外，由於量子電腦本身就是遵循量子物理規律，它在模擬原子與分子結構方面特別有效，因而成為藥物開發、材料設計與量子化學研究的強大工具。
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儘管量子電腦應用潛力巨大，但其發展仍面臨若干關鍵現實挑戰。其中，技術成熟度是目前制約其廣泛應用的主要瓶頸。現階段的量子處理器（QPU）在規模擴展上仍有局限，更重要的是，量子位元極易受環境雜訊影響，導致運算過程出現高錯誤率與量子態不穩定等問題。
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這種內在的脆弱，使得維持計算結果的正確成為一大難題。為此，研究人員必須投入大量資源開發並實作複雜的量子錯誤更正機制。然而，這些錯誤更正方案本身除了更加要求量子位元的數量和品質，也使硬體變得更複雜、整體系統的資源成本更高，從而進一步延緩了達到所謂「量子優勢」的進程，讓近期內達成實際商業化應用變得更遠。
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<h2>日常生活會用到量子電腦嗎？</h2>
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隨著量子計算技術不斷突破，一個常見的疑問是：未來量子電腦是否會全面取代我們日常使用的筆記型電腦與智慧型手機？
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對此，國立清華大學物理系李定國院士分析指出，儘管量子電腦在特定複雜問題上展現出無可比擬的運算潛力，但其並非為取代傳統電腦而設計，兩者在目標應用與核心技術特性上截然不同。傳統電腦在處理日常辦公、資訊娛樂及多數通用型計算任務時，憑藉成熟的架構、高穩定性及成本效益，表現依然更快、更好、更便宜。
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量子電腦的優勢則體現在解決具有特定數學結構、且運算量極其龐大的難題上。這些問題主要集中於諸如密碼破譯、新材料設計、藥物分子模擬以及複雜系統最佳化等高度專業化領域。在這些特定場景下，傳統電腦若要達到相同的計算深度，往往需要耗費天文數字般的資源與時間，甚至根本無法企及。
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因此，更為合理的展望是，量子電腦與傳統電腦將在未來的計算生態中各司其職，形成互補。量子電腦將作為針對特定難題的強大加速器或專用計算平台，與傳統計算架構協同運作，共同拓展科學研究與技術應用的邊界，而非全面取代現有的個人運算裝置。
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對日常使用場景來說，傳統電腦已發展超過半世紀，擁有成熟的硬體架構與軟體生態，能快速、穩定且低成本地執行多樣化任務。對於像是文書處理、資料輸入、圖片編輯或遊戲運算等需要即時反應與多媒體處理的日常操作，傳統電腦不僅效能更穩定，也更容易維護。
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高英哲教授認為，量子電腦目前仍受限於高錯誤率、操作環境嚴苛（如需極低溫運作）、運算指令受限等問題，無法取代傳統電腦的通用與穩定。此外，量子電腦對資料的輸入與輸出門檻也高，實作上，需要先將經典資料轉換為量子態，完成運算後再轉為可讀結果，可是這對處理簡單任務來說，反而徒增成本與難度，並無必要。
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<h2>不一定直接使用，但仍需要了解量子電腦</h2>
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雖然日常生活中不一定會直接使用量子電腦，但理解量子電腦與量子力學的基礎概念，仍然重要。這是因為，量子科技無論在資訊安全、材料創新，還是未來的計算能力上，都正在逐漸改變世界，我們需要理解它，才能更好地應對其所帶來的變化。
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量子電腦的發展，對現有技術體系將產生深遠影響，其中資訊安全首當其衝，面臨典範轉移的挑戰。 目前廣泛應用的公鑰加密系統，其安全性多依賴於大數質因數分解等問題的計算複雜度。然而，量子演算法（如Shor演算法）已被證實能高效解決此類問題，這意味著一旦大規模容錯量子電腦實現，現有加密標準將可能被輕易破解。
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此一潛在威脅，正驅動全球加速研發「後量子密碼學」（Post-Quantum Cryptography, PQC）及「量子密碼學」（Quantum Cryptography，如量子金鑰分發）。前者旨在開發能抵抗量子電腦攻擊的新型古典密碼演算法，後者則利用量子力學原理（如量子不可複製定理、量子糾纏等）來保障資訊傳輸的絕對安全。因此，量子電腦的出現不僅帶來了破解的「矛」，也催生了防禦的「盾」，推動資訊安全進入一個全新的攻防演化階段。 
在此背景下，即便多數人未來不直接操作量子電腦，但理解其運作原理及相關的量子加密技術，對於個人數據保護意識的提升，乃至於企業和組織選擇與部署未來安全架構，均具有前瞻性的指導意義。 
更進一步而言，量子力學的核心概念，如量子疊加與量子糾纏，其本身就挑戰了人類基於古典物理建立的直觀認知。這些看似反直覺的原理，不僅是量子技術的基石，更為我們提供了一種訓練抽象思維、提升複雜問題解析能力與培養批判性創新精神的獨特視角。
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李定國院士提醒，即便我們不會直接使用量子電腦，但具備量子科技的基本知識，將幫助我們更適應即將到來的數位與科技變革，並在全球競爭中站穩腳步。量子電腦代表著未來的計算與創新，理解它，便是為未來打基礎。
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<h2>後量子加密技術，更安全的加密替代方案</h2>
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為防範量子電腦破解密碼，許多銀行與組織已開始研究導入後量子密碼。
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在數位金融服務高度發展的當代，銀行和金融機構是數位安全需求的第一線，相關企業也採取積極行動。如，滙豐銀行則自 2023 年起，便與量子計算公司 Quantinuum 合作，持續探索如何將量子科技與後量子加密（PQC）應用於真實世界的案例。2024 年 9 月，滙豐宣布已成功完成首次利用量子安全技術，進行實體黃金代幣化買賣的實證測試。
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除了銀行，許多國家和安全機構也在積極準備應對量子威脅。2023年，國科會公告將「後量子密碼保護技術」列入國家核心關鍵技術的清單。2024年，美國國家標準暨技術研究院（National Institute of Standards and Technology , NIST）更正式對全球宣布「後量子密碼標準」，將成為未來數位安全的基礎。
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大型科技公司也沒有置身事外。如IBM、Google 等企業，紛紛開啟了量子電腦與量子安全的研究。在IBM的量子計算研究中，不只關注量子電腦的計算能力，也積極研究如何將量子加密技術與後量子加密方案結合，提供更為安全的數位環境。2023年， Google 更宣布在 Chrome 瀏覽器中增加對後量子密碼的支持，以確保網路瀏覽器，免受後量子安全威脅。
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<h2>理解量子，參與未來</h2>
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未來，量子電腦或許不會成為我們每個人每天使用的工具，但它所代表的科技轉變，正在改寫我們理解世界與解決問題的方式。2025 被聯合國訂為「國際量子科技年」，不只是對過去百年科學進展的致敬，更是提醒我們：理解量子，就是參與未來。
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當世界即將迎來全新的運算時代，我們每一個人，都有機會從知識出發，成為這場變革的一部分。
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（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｜清華大學物理系 李定國院士、臺灣大學物理系 高英哲教授；責任編輯｜曹盛威、趙筱文）