<p>量子電腦是什麼？會取代現在的AI和超級電腦嗎？這項被譽為「下一次科技革命」的技術，近年來不僅受到全球科技產業矚目，也逐漸走入一般民眾的視野。</p>
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清華大學物理系特聘教授林秀豪，以及東海大學物理系教授施奇廷，兩位長期投入相關研究的物理學者，從量子運算的核心原理出發，延伸至全球技術競爭與臺灣的角色，層層剖析這場看似遙遠、實則深刻改變未來計算邏輯的科技變革。</p>
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<h2><strong><span style="font-size: 20px;">量子熱潮是科技突破還是投資泡沫？</span></strong></h2>
<p>過去幾年，量子電腦常以「打敗傳統超級電腦」的話題登上媒體版面。例如，Google在2019年宣稱實現所謂的「量子霸權」，意即其量子電腦能在200秒內解出一個傳統超級電腦需耗時上萬年的問題，引發全球關注。儘管IBM隨後質疑這項宣稱的實用價值，但不可否認，這場技術宣示成功為量子科技帶來前所未有的曝光與資金挹注。</p>
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<p>「量子霸權」這個詞現在較少出現，取而代之的是「量子優勢」，因為過度誇張的宣傳容易造成期待破滅，甚至連帶影響市場信心。林秀豪教授提醒，雖然量子技術潛力無窮，但發展速度和規模仍需務實看待，「Google說要20年做到可通用並商業化的量子電腦，我都覺得太樂觀了。」</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/2025/06/18期客座-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;">本期客座總編輯清華大學物理系林秀豪特聘教授及東海大學物理系施奇廷教授，兩位教授同為「量子國家隊」與「QuBear 量子熊計畫」的團隊成員，是臺灣量子科技推廣的重要推手。（圖左為林秀豪教授，右為施奇廷教授）</div>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>那麼究竟什麼是量子電腦？</strong></span></h2>
<p>不同於一般電腦使用「0」與「1」的二進位邏輯，量子電腦的運算基礎是「量子位元」（Qubit），其可同時處於0與1的「疊加態」，並可透過「量子糾纏」與其他位元建立關聯，這使得它能在特定類型的問題上進行大規模平行運算。</p>
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<p>施奇廷教授以爬山為例說明：「傳統電腦像是一座一座山慢慢翻過去找最低點；量子電腦則可能直接穿過山峰，前往另一側更低的谷底，這種跳躍能力就是量子運算的奇妙之處。」</p>
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根據林秀豪與施奇廷教授的說明，目前量子電腦的發展大致可分為三大技術路線：</p>
<p>1、超導量子位元：如Google、IBM與中研院採用的技術，需要極低溫（接近絕對零度）以維持穩定性。</p>
<p>2、離子阱技術：透過電磁場懸浮並控制單一離子，精度高但系統擴展困難。</p>
<p>3、光子技術：利用光子的特性進行邏輯操作，抗干擾力強，但在控制與讀寫上仍面臨挑戰。</p>
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<p>林秀豪與施奇廷教授皆指出，這三大技術目前仍處於激烈競爭階段，尚未有明顯勝出者。每種架構都有其獨特優勢，也面臨不同瓶頸，因此各國與產業多採取並行發展、多線布局的策略。「對研究者來說，這正是百花齊放的好時機，對整體生態系而言，則是一場深具戰略意義的長期競賽。」林秀豪教授說道。</p>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>量子電腦的挑戰　錯誤率與穩定性</strong></span></h2>
<p>即使是目前運行得最穩定的量子電腦，也仍處於實驗階段。林秀豪教授指出，「一個邏輯量子位元需要數百個物理量子位元來糾錯」。這意味著當前標榜「擁有數千量子位元」的系統，其實在實際運算上仍非常有限。</p>
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此外，量子態極為脆弱，容易受到環境影響而<span data-component="tippy" data-content="decoherence，指量子系統因與外界接觸而失去其量子性質的現象，就像被打擾後的沉思者突然中斷思緒">退相干</span>，導致計算中斷。這種「心情不好就不工作」的特性，也讓量子運算充滿工程挑戰。</p>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>臺灣的角色就是蓋好量子「媽祖廟」</strong></span></h2>
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談到臺灣的優勢，兩位教授都認為半導體產業正是我們進軍量子科技的最大籌碼。林秀豪教授形容：「我們不一定做出媽祖（量子電腦），但可以先把媽祖廟蓋好，讓媽祖有地方坐。」臺灣在晶圓代工、封裝、低溫製程、感測讀寫等關鍵技術領域具備全球領先實力。未來無論是哪一種量子技術勝出，都需要這些基礎能力作為後盾。</p>
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<p>此外，臺灣也參與量子模擬與軟體平台的開發。例如NVIDIA的cuQuantum擴充混合運算平台，便是利用現有GPU模擬量子行為，讓研究者能在硬體尚未成熟前先進行演算法驗證與開發。</p>
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<span style="font-size: 20px;"><strong>量子退火，率先落地的應用</strong></span></h2>
<p>在眾多量子技術中，「量子退火」（Quantum Annealing）被視為最早落地的應用之一。施奇廷教授解釋，這種方式可用來處理「組合最佳化」問題，例如最佳交通路徑、物流配置或排程計劃，目前已在德國部分城市的交通調度中取得成效。不過，量子退火並非通用型量子電腦，而是針對特定問題設計的特殊架構。</p>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>AI 與量子應是協作而非競爭</strong></span></h2>
<p>許多民眾關心，量子電腦是否會取代 AI？施奇廷教授認為這是一個誤解：「AI 需要大量資料處理與模型訓練，量子電腦可以幫它加速；反過來，AI 也能協助量子系統進行控制與錯誤校正。」</p>
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兩者互補性高，未來在藥物研發、材料模擬、金融分析等領域，量子與 AI 的結合將可能帶來更大突破。</p>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>技術仍難，願景已現</strong></span></h2>
<p>量子電腦目前仍有諸多限制：需要極端環境、難以擴展、錯誤率高，但其潛力也不容忽視。林秀豪教授引用歷史為例，提到1969年第一封電子郵件只傳出兩個字母「LO」，「因為第三個字母還沒打完系統就當機」。當年沒有人想到網路能有今天的模樣。</p>
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<p>施奇廷教授補充，工業革命帶來的是肌力的解放，量子運算結合AI，將帶來「智力的延伸」，讓人類解決複雜問題的能力再次升級。</p>
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<h2><strong><span style="font-size: 20px;">量子時代，值得等待</span></strong></h2>
<p>儘管還需時間，儘管仍不完美，量子電腦的發展方向已相當明確。林秀豪教授提醒：「不要因為它還不夠快，就忽略它。該來的，總會來。」</p>
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正如我們曾從蒸汽機走到雲端運算，下一站，或許正是量子時代。</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；責任編輯｜曹盛威、趙筱文）</p>
