運算是近兩年內最受業界關注的話題之一，除了伺服器運算，在人工智慧(AI)運算設備的效能逼近極限、散熱問題難解，同時量子運算領域的研究成果亮眼之下，量子電腦也成為市場的焦點。量子電腦可以快速分析複雜的問題，但是現階段量子電腦研究受限於量子位元不足，分析的錯誤率較高，業界在技術研發與商品化方面，還有努力的空間。

中原大學講座教授暨富士通量子中心主任張慶瑞回顧量子電腦的發展，1981年理察．費曼(Richard P. Feynman)、IBM與科學家提出了最早的量子電腦概念。Feynman專精於材料分析領域，而他發現由於任何一個化學材料都由上百顆電子糾纏在一起，光是其中一種電子的出現與否，就會對材料的排列組合，產生2的數百次方個可能性，古典電腦無法處理這類指數複雜問題。同時他也想到，宇宙就是量子組成的，如果透過量子機器來模擬宇宙，就能突破電腦在數位運算上的局限。從此之後，大量的科學家與工程師受到Feynman啟發，開始投入量子電腦相關研究。

量子電腦的概念，即是可以快速分析複雜的問題。張慶瑞說明，以現代的應用情境為例，若是量子電腦的位元數足夠，就能高效分析類似COVID-19這樣新出現的病毒，並分析適用的藥物。或者有效分析外送軟體如何在城市中，規畫出外送效率最高的路線。在新的行動通訊技術問世時，量子電腦可以為每一部裝置規畫最佳的基地台連線。

量子電腦發展的這40多年間，每個國家投入相關研究的資源與速度不盡相同。積極發展量子技術的兩大國是中國與美國，這兩個國家投入的時間較早，因此在量子電腦領域累積較多的人才與量能。

時間來到現在，2024~2025年也是量子技術的重要時間點。除了量子電腦的發展，400年前的牛頓力學，以及300年前左右的工業革命，都為現代人類的生活與產業帶來革命性的變化。工業革命之後，機械設備大量取代人力，人們將時間投入思考新技術。1925年，維爾納•卡爾•海森堡(Werner Karl Heisenberg)發表量子力學相關論文，他想通光譜學的運作原理，從中歸納出矩陣力學。因此聯合國將量子力學的100週年，也就是2025年訂定為「國際量子科技年」。

量子供應鏈即將成型

現階段量子科學受到研究進展與IBM等企業推動的影響，各種量子元件逐步問世。張慶瑞提及，量子領域包含量子電腦、量子通訊與量子感測器三大產業，全球的企業都積極投入其中，近年更出現了上百家相關的新創公司，這些公司涵蓋了全產業的上、中、下游。目前這些廠商以量子電腦製造與系統整合為主，例如Honeywell、Google等大型企業，以及中國的新創本源量子等，業務以販售量子電腦為主。可預期未來量子電腦產業鏈將更臻完整，至於產業鏈的核心市場將於何處成型，則有待觀察。

量子感測方面，由於量子對外界環境非常敏感，所以很適合應用於感測器。例如原子鐘可以精準測量時間與頻率，是全球、室內與室外都能使用的精準定位系統，已經有不少上市公司提供相關服務。量子通訊則以量子糾纏作為中心，量子糾纏就像是強大的物理保護罩，可以達到絕對保密的效果，不過目前尚未出現商品化技術。

台灣注重培養量子人才

聚焦台灣在量子領域的機會，由於台灣的半導體產業蓬勃發展，因此資金與人才大量集中在半導體產業。也就是說，相較其他在量子研究大量投入的國家，台灣的量子科學人才較少。同時，台灣的企業對量子領域較為陌生，對於願意率先投入量子研究的企業而言，還在思考如何投入量子技術，也會顧慮量子產品尚未放量的風險。

量子運算尚未普及，全球量子電腦的銷量也不及一百台。而且目前已售出的量子電腦，產品還在概念階段，未能解決複雜的問題。預計量子領域若要實現通用型或者可容錯的量子電腦，需要等到2030年以後，還有一段路要走。

從供應鏈角度分析，量子電腦的特性是台灣產業較為陌生的範圍。張慶瑞認為，量子電腦供應鏈型態與半導體供應鏈的概念相同，但是量子電腦需要在低溫環境運作。台灣市場熟悉的半導體供應鏈正在克服散熱挑戰，半導體供應鏈在產品設計方面，著重於如何提高散熱效率。而量子元件需要在低溫環境中維持量子態，由於量子態很脆弱，量子電腦對低溫環境要求嚴苛。量子元件需要低溫環境的特性，是台灣產業不熟悉的需求，也導致台灣企業投入量子領域的門檻較高。

對台灣企業而言，量子是一個具有風險的發展市場。若要投入量子產品的研究，需要導入離子阱與超導型量子位元兩大技術，量子產品才能擴充，並在未來走向量產。超導型量子位元需要處於零下273°C左右的環境，通常會將其封在一個容器內。離子阱則因為近期Quantium的研發成果，受到市場高度關注。另外，Honeywell作為Quantium的主要投資者，近期Quantium發布50量子位元的電腦，並號稱運算幾乎不會出錯，研發速度超乎業界想像。

按照上述的研發成果與速度，Quantium表示2025年量子電腦的能力就能超越古典電腦。並且Quantium的量子電腦已經走向商業化，日本與美國已經各訂購一台，其他亞洲國家也可能跟進。Quantium的初步成果，讓市場開始相信量子電腦可以落地，帶動更多投資。國際上也出現了以投資量子領域的機構Quantonation，可見即便量子運算不一定能在短期內開始獲利，投資市場仍看好這項技術。

張慶瑞曾經主持台大IBM量子中心，目前則任職於中原大學的富士通量子中心。上述兩個量子中心的主要目標，以教育與研發為主。台灣過往的人才大幅集中在半導體產業，量子領域的人才十分稀缺。因此大專院校的量子中心，以及政府推動的17個量子國家隊，都著重於訓練量子領域的人才。這些學生來自電機、物理、光電與數學等領域，尤其後量子密碼學的研究非常需要數學結合量子作為理論基礎。

量子國家隊的計畫已經執行超過兩年，以碩士生研讀三年、博士生研讀五年來估算，2024年應該會有第一批的量子領域碩士生畢業，兩年後則有博士生畢業，每年粗估有一百名具備量子研發能力的學生進入業界。然而台灣投入量子研究的企業數量還不夠多，在產業還沒有發展健全之前，量子技術可能出現人才過剩的現象。有些人才可能轉為投入人力需求龐大的半導體產業，或者前往海外就業。因此台灣在量子人才培育的同時，若能加緊推動相關產業發展，較有機會留住本土人才。或者即便台灣初期培育的量子人才到海外就業，未來待台灣的產業環境發展健全，還是可能吸引人才回國。

學校的量子中心除了執行人才培育，也大力推廣量子技術與應用。包含開設針對大學生，或者高中老師與學生的課程，讓尚未投入就業市場的學生，理解未來產業的變化，以提前為未來的職涯發展做好準備。對大型企業而言，若是在營運上有餘力，小幅度投入量子技術也能降低未來的營運風險，避免未來量子技術高速發展時，無法即時回應市場需求。而所有專注量子領域動態的廠商， 共同的問題就是，應該從何開始接觸、投入量子技術？

張慶瑞建議台灣企業，不論是建立內部研發團隊，或者購買量子設備，只要有投入與量子相關的研究，就能從實作中學習、累積經驗並觀察商機。大約兩、三年前，已經有一部分的台灣企業開始接觸量子運算相關研究，到了2024年，這些企業面對量子技術帶來的趨勢變化，都具備足夠的知識，可以執行基礎的分析。量子運算既然是時勢所趨，大型企業未來無可避免地受到這個趨勢影響，因此及早投入較能降低風險。

量子電腦模組化是商機

針對台灣在量子領域的機會，由於量子電腦已經發展40年，很多專利都在先行投入的企業手上，不利於新進企業競爭。但是量子電腦週邊的需求仍有發展機會，例如量子電腦的硬體維修與保養都非常複雜，需要發展模組化的零件，產品才能順利走出實驗室，向外販售。

因此目前有量子電腦供應商，尤其是規模較小的新創公司，本身不具備太多硬體開發資源，看中台灣在硬體代工的優勢，希望台廠協助設計模組化的零件。

量子電腦可解決產業問題

在17個量子國家隊團隊中，張慶瑞與企業共同投入「量子計算在最佳化及金融之應用」。團隊中集結來自台大、陽明交通大學、中原大學與長庚大學的學生，由業界提供問題，再透過量子電腦解決。團隊將量子電腦當作應用程式，以使用軟體的概念輸入待解決的業界問題，讓量子電腦解決。由於目前的量子電腦錯誤率高，但是回答問題的速度飛快，因此現階段用於解決容錯率較高的問題。

首先是金融問題，例如金融市場的投資建議，不論量子電腦有沒有提供最佳答案，只要能協助投資人增加收入即可。也可以透過量子電腦多次運算，從中獲得接近最佳解的答案。加上量子電腦運算速度快的特性，可以滿足高頻交易的金融分析需求。材料與製藥問題也是量子電腦可以初步應用的領域，用於快速分析多種的組合。

在高速發展的量子領域，量子運算預期將在2025~2030年期間發光發熱，實現商業應用。在此之前，台灣產業需要從人才培養、技術研發與建立產業鏈三大方向著手，為未來的運算產業鋪路，積極掌握新興商機。