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8月9日，美國總統拜登簽署一項行政命令，嚴禁美國的企業或個人，投資與中國有關的半導體、AI人工智慧與量子運算。AI、半導體，可說是全球當紅的科技炸子雞，拜登此舉為的就是打壓中國的科技發展，不過，何以量子運算也被拜登畫入紅線區呢？
箇中原因就在於，量子運算背後所蘊藏的「得算力者，得天下」，既然都要打壓中國了，又怎能讓競爭對手掌握明天的「量子霸權」呢？！
量子霸權 美中都想搶占
量子霸權之說，可追溯自2019年，當時Google宣稱其所研發的量子電腦，已可計算一般古典電腦都難以企及的領域，自稱掌握了量子霸權；谷歌此說，引起了超級電腦「巔峰（Summit）」開發者IBM的不悅，IBM強調量子電腦與超級電腦各有所長，兩者應該是協作關係。沒想到，隔年，中國大陸也宣稱自家的「九章」量子電腦比Google更快，同樣也享有量子霸權。各家說法難驗真偽，卻自此開啟外界對量子運算的無邊想像。
量子運算跟一般奠基於古典電腦的運算有何不同？古典運算是透過眾多的0與1，進行數位訊號儲存、邏輯運算，每個位元（bit）只能儲存一個資訊；而在量子運算中，量子位元（qubit）不侷限於0與1，而是0與1兩種狀態各種機率的疊加，在特定領域中，量子運算可以突破古典電腦運算的限制，以極快速度進行高度複雜的運算。
工研院電光所組長、台大光電所長吳育任解釋，現行電腦的運算速度，可以做到線性倍數成長，例如輝達H100晶片，較前代A100運算效能高上4.5倍；但是量子電腦運算速度，則可以做到指數級提升，從而解釋了日前Google宣布的量子電腦新技術突破，為何能比目前最強大的Frontier超級電腦還要再快47年。Frontier超級電腦是由美國橡樹嶺國家實驗室與 AMD 共同打造。
量子運算所能計算的範圍，大到難以想像，如此龐大運算力，也將改變全世界。舉一個現在進行式來說，今年4月，IBM與莫德納藥廠（Moderna）宣布，莫德納和IBM將以生成式AI模型改良配方，以設計出更為安全有效的mRNA藥物。
很多新藥開發商動輒十年、燒了數十億美元，為的就是找出一種可行的藥品分子組合，來抵抗特定疾病，偏偏這樣的組合在研究過程中可能趨近無限，這對算力有限的傳統電腦來說，也許要算到天荒地老，但是對於量子電腦來說，解題卻是在須臾之間。
如此算力，還可以用在模擬流行病發生的機率，或是預測氣候變遷如何影響糧食生產量，甚至還可以為打結的城市交通，找出更好的解套路徑，銀行家也可用量子運算來找出更好的投資組合。
在國外，已有不少科技巨擘、國家競相爭奪量子霸權；在台灣，則有鴻海（2317）、台積電、廣達等大廠投入量子運算技術開發，在新的量子風潮下，「台灣隊」表現如何呢？
鴻海高調投入 布局量子電腦開發
鴻海董事長劉揚偉日前在一場演講中透露，希望2025年10位元量子電腦可以上路，並準備把10位元量子運算力透過雲端對外開放，全面朝量子計算、量子通訊、量子感測、量子模擬等四大領域發展。
目前用於建構量子電腦的主流技術，包括超導迴路、離子阱、光子、矽量子點等，不同於IBM以超導技術為主，鴻海選擇了「離子阱」。鴻海2020年即積極投入量子電腦軟硬體研發，2021年12月成立離子阱實驗室，這也是台灣產業第一座量子電腦研發實驗室，目標是五年後推出開源可編程的離子阱量子電腦原型。
「這樣的量子電腦原型，功能不是很複雜，」鴻海研究院離子阱實驗室主任林俊達表示，主要就是要做出一個原型概念的機器， 希望整合鴻海內外部資源，提升台灣的量子實力。目前該實驗室已成功研發並製作出第一代刀鋒型離子阱核心，下一階段的多區型及晶片型離子阱仍在設計中。
林俊達指出，隨著社會對於新技術（如AI、量子）的了解，過熱的期待會慢慢修正，從學者角度來看，希望這個過程是一個緩步而穩定的攀升，「不要過熱但也不要卻步。」
除了鴻海，廣達董事長林百里也在2019年指派工程師研究量子電腦，預料量子技術一旦成熟，量子電腦將為廣達帶來雲端與 IOT 裝置的新商機。
量子電腦供應鏈 台廠有機會
面對來勢洶洶的量子浪潮，吳育任表示，台廠有機會在量子電腦供應鏈中占有一席之地，有些公司正默默布局；也有一些公司可能不知不覺間，成為了供應鏈的一部份，正以一般零組件價格，供貨給運用量子技術開發產品的業者。
細數量子電腦周邊供應鏈，通稱「極低溫冰箱」的冷卻系統是重要基礎，因為接近絕對零度（約攝氏-273度）的環境，才可使量子位元維持疊加、糾纏態等特性，達到超越古典電腦的運算效能。吳育任指出，極低溫冰箱對台灣而言，是一定可以突破的技術，端看未來市場成長，是否大到讓業者願意投入。
在超導迴路技術部分，吳育任認為，晶圓廠將扮演要角，不過，並不需用到5奈米或7奈米等級的先進製程，成熟製程便足夠。
由此也意味，在量子時代下，擁有先進製程的台積電、三星，不一定擁有絕對優勢，而在美中貿易戰下，處處被美國掐住喉嚨的中國晶圓廠，同樣有機會。此外，IC設計與元件廠及三五族半導體廠商，分別在高頻微波電路和微波元件、低雜訊放大器等領域，都有發展機會。
台灣急起直追 但投資不足、人才缺乏
不讓量子科技大國美國、中國專美於前，近年政府與業界也擴大量子技術研發投資，除了鴻海大舉投入，去年3月產官學已共同成立量子國家隊，選出17個研發團隊，預計5年將投入80億元，研發方向包括通用量子電腦硬體技術、光量子技術、量子軟體技術與應用開發等領域。
劉揚偉稍早指出，全球196家量子新創公司中，沒有一間台灣公司，而且和其他國家相比，台灣對量子科技投資金額也偏低。台灣在量子科技的投資只有2.8億美元，美國投資約12億美元，印度約10億美元，中國則是位居第一，投資了150億美元。
吳育任說，台灣投身基礎科學、量子運算技術研究者本身便較少，國家隊成立前僅有個位數團隊，而許多學者專家潛心於學術研究，不見得有志創業；另一方面，從事相關研究的學生畢業後，也容易受到半導體、硬體大廠徵才的磁吸效應，影響後續量子技術研發力道。
儘管如此，可以預見量子電腦將影響未來人類的生活，吳育任預測，量子電腦的應用預期將從資料中心的大型伺服器開始普及，算力得更加提升、也可減少能耗。量子電腦商轉後，將應用於金融加密、新材料與新藥研發、AI巨量數據運算等領域，「甚至未來我們和ChatGPT對話時，背後運算的也可能是量子電腦。」
量子電腦的侷限：造價、糾錯與能耐
日前在李國鼎科技發展基金會舉辦的一場「量子糾纏」研討會上，台灣大學物理系特聘教授張慶瑞開玩笑的說，「如果你超過55歲了，可以不用聽了，」因為量子生態的全面成型，可能還要再等25年；甚至量子電腦商業化，預測最快也要等七年，也就是2030年才看得到。
量子電腦這麼強、這麼會算，為何還要等這麼久才有機會普及？箇中原因除了是它造價昂貴之外，還與它的穩定性，以及它並非這麼的無所不能有關。
中研院資訊所研究員楊柏因解釋，量子電腦與普通電腦的不同，在於量子電腦可以做一些只有量子電腦才能做到的事情，例如它擅長破解RSA加密演算法、橢圓曲線等。他也認為，量子電腦並非用來取代普通電腦，兩者可共存並行，但在某些特殊領域上，量子電腦可以比普通電腦更快找到解方。
另一方面，目前量子運算的穩定性尚待完備，其中「糾錯」為一大學問。
工研院電光所組長、台大光電所長吳育任指出，量子運算奠基於機率，有一定誤差，因此需更多量子位元進行糾錯。依IBM去年給出的量子發展路線圖，目標是2025年將推出超過4,000量子位元的系統，預計2025年至2030年，將會是量子電腦技術可落地的關鍵時間點。
至於量子電腦何時可以真正商業化，「可能還要十到十五年，」楊柏因保守預測。
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