在量子科技成為全球科技強權新戰場的此刻，臺灣正悄悄布下一枚關鍵棋子。2024年11月22日，中央研究院南部院區舉行「量子科技實驗大樓」動土儀式，預計將在2026年全數竣工。這不只是一個研究計畫或學術場域的誕生，更是臺灣投入全球量子競賽的重要宣示。國科會將其定位為「國家量子研究基地」，意味著未來臺灣的量子研究將從分散走向集中、從單點突破走向系統布局，開啟量子國家隊的實質進場。
當量子電腦逐步從理論走向實用，當量子通訊被各國政府視為國安級的基礎建設，當量子感測逐漸導入醫療、航太、能源等關鍵應用，這場技術革命已不再只是科學家的遊戲，而是主權國家與產業強權爭相投注資源的下一座矽谷。那麼，臺灣為何必須投入量子科技？又為何不採取傳統個別計畫模式，而選擇以基地方式集結火力？這座落腳臺南沙崙的量子基地，將如何重新定義臺灣科技發展的下一階段？
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<h2>從理論到應用，量子科技成為全球軍備競賽的新戰場</h2>
量子科技的未來應用與AI計算能力的發展密不可分，「而未來，算力就是國力。」量子國家隊執行長、陽明交通大學電子物理系張文豪教授直言。
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量子科技其實早已在學術界醞釀多年。儘管科學家早在1980年代就提出量子電腦的概念，但因技術門檻極高、實作困難，長期以來始終停留在理論階段。然而，近年來情勢出現來自產業界投入的關鍵轉變，讓量子電腦的發展開始加速。從 IBM 到 Google，全球科技巨擘相繼宣布量子計算的重大突破，產業力量的介入，不僅加速了技術演進，也讓「量子霸權」的爭奪從實驗室走向國際舞臺。
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量子科技之所以成為各國政府眼中必爭的戰略科技，關鍵在於它不只是單一技術突破，而是一整套關於計算、通訊與感測的架構顛覆，一旦成熟，將為世界帶來破壞性創新。
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量子國家隊召集人、清華大學物理系教授果尚志以量子計算為例，指出傳統電腦以0與1為基礎的位元運算架構，將面臨以量子疊加與糾纏為基礎的量子位元挑戰，其在特定運算任務上，能以指數級速度完成傳統電腦數十年都無法達成的任務，這包括密碼破解、分子模擬、氣候建模與高階金融分析等。科技巨擘如Google、IBM、Amazon與NVIDIA，早已投入重金競逐。
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但更讓各國政府緊張的是量子通訊的應用潛力。基於量子不可複製與測量干擾特性所發展的量子密鑰分發（quantum key distribution, QKD）技術，被視為可實現「無條件安全」的通訊方式。一旦這套技術落地，未來的國防通訊、外交加密乃至金融傳輸都將脫離傳統密碼學架構，進入一個「無法被破解」的加密新世代。美國國防高等研究計劃局（Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA）早已將量子網路納入其國防通訊策略，日本政府也宣示2030年以前要完成東京—大阪之間的量子網路骨幹。
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量子感測技術則在醫療成像、磁場偵測、重力波觀測等高精度應用中展現潛力。例如，透過量子磁力儀進行腦部磁場感測，有機會大幅提升腦神經疾病診斷的準確度。而這類技術一旦普及，將對現有醫療儀器市場產生極大衝擊。
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<h2>單點突破已過時，臺灣為何選擇「量子基地」作為戰略核心？</h2>
回顧過去二十年臺灣的科技布局，不乏「計畫主導」的模式，從竹科成立以來推動的IC設計、通訊技術再到AI應用，多數由國科會透過研究計畫方式支持。然而，面對量子科技需要這種高度跨域合作、資金支持與長期投入的技術研發，過去零散支援已無法應對。
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張文豪教授解釋，量子科技所需的關鍵設備動輒上億，維護、操作、整合更需高度專業與標準化流程，若任由各個團隊單打獨鬥，不僅成本高昂、效率低落，更將嚴重壓縮新進研究者的進入門檻。這正是為什麼國家量子研究基地的設立，成為推動臺灣量子科技發展的關鍵策略。透過集中設施、集中資源與人力，形成量子科技的物理集結區，臺灣有機會像當年打造半導體聚落一樣，讓基礎研究、驗證平臺與新創孵化共構。
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果尚志教授也指出，該基地不僅服務中研院自身研究團隊，更將開放給全國大學與研究單位使用，特別是南部地區具量子研發潛力的校系。未來此地不僅是實驗室，也是產學鏈結的中樞，更可望吸引海外學者駐點。當研究設施不再是門檻，更多新創團隊、青年學者就能加入這場全球量子競賽。唯有如此，臺灣才有機會在這場影響未來十年科技主導權的戰役中，穩固自身位置，建立起自己的量子國力。
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<h2>實驗大樓三大關鍵功能，如何支撐國家量子科技藍圖？</h2>
此次動土的量子科技實驗大樓，總樓地板面積達5,800平方公尺，預計2026年底完工。其設計明確對標國際量子實驗設施標準，並將涵蓋三大核心功能模塊：極低溫量測、無塵製程與光學控制。
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其一，低溫與低振動實驗空間。由於量子元件（例如超導量子位元）需在毫開爾文 (mK) 等級的極低溫下操作，因此整棟大樓將配備具備磁屏蔽與震動隔離系統的地下實驗艙，並與未來的稀釋冷卻機群整合，支持臺灣目前正在發展的自製超導量子處理器。
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其二，先進製程與分析設施。建築內將設置高階無塵室、電子束微影、奈米製程與穿透式電子顯微鏡等設備，支援從元件製作、量測到失效分析的完整流程，讓本土研發團隊不再依賴海外實驗資源，時間能更加不受限制，靈活性和保密性也更高。
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其三，光學與通訊平臺。實驗室將支援量子光源、量子糾纏對發生器與單光子偵測器的實驗研發，是臺灣布局量子通訊網的必要條件。據悉，該基地將與中研院主院區進行光纖實驗連線，未來更希望擴展至全臺量子光纖網路骨幹的建置測試。
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更重要的是，這座大樓不只是「設備倉庫」，更是一座研究社群平臺。中研院指出，未來此地將建立「開放儀器共享平臺」與「量子教育訓練中心」，推動碩博士人才培育、國際交流工作坊與產業技術移轉，加速學研界與產業界的跨界協作。
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<h2>臺灣如何在量子浪潮中複製半導體模式？</h2>
在全球重新劃分科技主權與產業分工的今天，量子科技猶如當年的半導體產業一樣，蘊藏著改寫格局的能量。臺灣過去成功地以晶圓代工、封裝測試與IC設計構築全球關鍵地位，如今正嘗試複製這個成功模型到量子領域。不過，量子科技的門檻遠高於當年半導體起步時代，不僅技術深、人才稀，還需強烈的跨領域整合與國家級策略支持。
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對於臺灣在量子領域的發展願景，張文豪教授強調，「臺灣從來不是要爭第一」但在全球量子產業化的進程中，臺灣的角色卻可能比想像中更加關鍵。儘管臺灣不是量子科學的領跑者，但近年來，美國、德國、日本等量子強國紛紛將目光投向臺灣，原因在於當他們要將實驗室裡的量子技術成果，轉化為可以穩定量產的產品時，必定需要與現有的半導體元件結合，臺灣是這段關鍵路徑中不可或缺的環節。當量子科技從實驗室走向產業應用，不是一蹴可幾，而是一段需要大量工程驗證、製程最佳化、跨領域整合的長期過程。這正是臺灣最擅長的事——將技術量產、把創新做成產品，把學術成果轉化為實際應用。
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對此，果尚志教授也提出同樣的看法，「我們在半導體有完整的產業鏈，從上游設計、中游製造到下游封裝測試，每一個環節都有臺灣的角色。」這是臺灣之所以能在全球科技版圖中占有一席之地的根本原因，而同樣的邏輯也有機會複製到下一波的量子科技產業。果尚志教授強調，在快速變動的技術浪潮中，唯有及早卡位、提前部署，才能確保未來不被淘汰。產業可以等待成熟技術再商業化，但培育人才、建立研發能力、整合供應鏈，這些絕對不能等。
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因此，中研院「量子科技實驗大樓」，儘管僅是第一步，但卻標誌著臺灣終於從「個別突破」邁向「系統競合」的量子時代。而能否將這座量子試煉場真正發展為亞洲的量子創新中心，將考驗臺灣在資源整合、人才培育與產業導入三方面的真正實力。
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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 果尚志教授、陽明交大電物系 張文豪教授；責任編輯｜曹盛威、趙筱文）