393期・Cover Story 全球篇

國家戰略思維  建構量子競爭力

算力即國力  窺探全球量子爭霸戰

◎撰文／陳怡寧　圖片提供／美聯社、中新社、Shutterstock

已知美中正極力防堵對方量子技術發展，大規模收割技術數據，已產生某種程度的戰略概念。若依照法國市場調研機構Yole Group解讀，量子科技藉著量子運算、感測、加密應用，在2030年達成30億美元市場規模，可想而知各國搶占量子藍海的驅動力。

據國家實驗研究院（NARLabs）掌握，全球已有16個國家將「量子科技」列入國家發展戰略計畫，從2021年以來，陸續投入246億美元預算，且研發資源愈滾愈大。

面對虛擬未知的量子世界，美國波士頓顧問公司（BCG）預測，量子運算將會在2040年帶來8,500億美元的獲利，但各國之所以願意大手筆投資，可視為對電腦、半導體、醫療、能源產業的布局野心，但實際上，還有其他考量。

以全球量子技術領域排名，中國大陸、日本、歐盟、美國、南韓分別占據前5強。全球研調權威麥肯錫調查指出，中國大陸在10年內，取得5,161件量子研發專利，遠遠超越美國的2,401件，顯見量子爭霸的激烈。

在美中互不相讓的量子競賽中，英國、德國、法國、印度等國也陸續推動超過10億美元的研發計畫，量子科技百家爭鳴。

美中角力下 全球的量子賽局

全球科技產業極具指標性的市場調查機構「集邦科技」（TrendForce）預估，2023年全球量子市場已達到7.2億美元規模，主要的確由中國大陸、美國占據領先地位，初步在軟體、演算速度測試領域，小有收穫進展。而要邁向下一階段成長，逐年都以超過20％成長幅度擴大量子市場規模。

TrendForce甚至明確指出，量子市場成長最大推動力，將來自於中國大陸。

中國大陸》量子專利領先

在2023年10月，中國大陸公開一項重大成果，中國科學院（Chinese Academy of Sciences）研製的量子電腦原型機「九章三號」問世，演算特定解決方案的速度，領先Google量子電腦原型機演算速度達100億倍，而登上國際學術期刊《科學》（Science）版面。

這項突破進展，可回溯至中國大陸的發展綱要，首次在2016年「十三五」倡議量子藍圖，並在「十四五」規劃重申第一優先要務，是發展量子運算、量子通訊技術涵蓋製藥研發、能源材料及國防安全；量子領域累計投資金額突破150億美元，目標在2025年將量子技術落地AI、半導體、航太研究等領域。而「九章三號」的橫空出現，等於宣示其握有的量子實力。

中科院成功構建255個光子的量子計算原型機「九章三號」，刷新光量子資訊的技術水準和量子計算優越性的世界紀錄。

從此，中國大陸對於量子應用有更精準的目標。中國大陸全國量子計算與測量標準化技術委員會（SAC／TC 578）還正式發布「量子計算術語和定義」（GB／T 42565-2023），以國家標準層級，規範量子計算通用基礎、硬體、軟體及應用方面相關技術標準，為技術研究人員、企業、潛在客戶建立共同語言。

此舉不僅是為量子應用奠定產業標準化基礎，利於日後量子技術相容互通，反覆推敲，不難發現中國大陸有心爭奪「量子霸主」的話語權。現階段透過制定產業標準，構築國家量子資訊技術標準體系，全力打造國家級「量子＋」示範應用基地，繼續推動產業化。

甚至，中國大陸有意在2030年前，實現「衛星量子加密通訊」理想。

美國》量子新創商業應用

中國大陸的量子大計，碰觸到美國的敏感神經。畢竟美國也亟欲鞏固自身在量子技術領域的地位，但有趣的是，美國申請量子專利案件，在2005年達到高峰，之後卻衰減，反倒是中國大陸專利案件從2010年起飛，兩國形成「交叉線」，美國更加警惕被超越、甚至取代的風險。

美國議員Lamar Smith直言，「這是一場我們必須贏的比賽。」

對美國而言，量子競賽是一場不能輸的戰役，更急於統一量子戰略。所以在中國大陸頒布「十三五」不久後，美國白宮國家科學技術委員會（NSTC）發布了「量子資訊科學的國家戰略概述」（National Strategic Overview for Quantum Information Science），率先投入2.18億美元執行量子資訊科學研究。

接著通過「國家量子倡議法案」（National Quantum Initiative Act），在2023年前投入13億美元扶植量子發展。美國當局動作頻頻，很明顯是想加速量子系統產品開發腳步，包括量子電腦軟硬體、量子運算、量子新材料合成技術，在量子科學應用落地搶下決勝的第一步。

在「量子資訊科學的國家戰略概述」中，定調美國將全力發展量子感測、量子運算、量子網絡、量子硬體等四大研究基礎，同時有6大政策目標：

☞採取科學優先策略

☞培養量子科學未來人才

☞深化與量子產業合作

☞創造關鍵基礎設施

☞維護國家安全和經濟增長

☞增加國際合作

可以想像，美國積極投資、制定策略，趕在量子電腦真正商業化前，再次奮力急起直追，期待能憑藉核心材料、研究品質和新創技術等既有優勢，在量子戰中一決勝負。

歐盟》泛歐量子電腦聯網全面布局

當全球瀰漫量子爭霸氛圍，歐盟也不能置身事外。歐盟11國亦在2018年簽署通過「歐洲量子技術宣言」（Quantum. Manifesto A New Era Of Technology），包括法國、比利時、克羅埃西亞、希臘、芬蘭、斯洛伐克、斯洛維尼亞、捷克共和國、馬耳他、愛沙尼亞和西班牙都在這量子生態圈的核心。

而隨著量子電腦應用蔚為競賽重點，歐盟在2022年10月更發表「高速電腦公私夥伴聯合開發倡議」（EuroHPC JU），投入1億歐元，推行「量子旗艦計畫」，標定在捷克、德國、西班牙、法國、義大利與波蘭作為設置歐洲量子電腦基地，牽成「泛歐量子電腦聯網」，跨域規模相當可觀。

在歐盟執委會的構想裡，泛歐量子電腦聯網布局6座歐洲重要城市，主要是對準歐洲工業、科技產業應用需求，加速量子電腦演算接軌產業服務。更深入來說，首要目標是協助歐洲主導的氣候變遷任務，而能廣泛應用在能源材料發展。

立足泛歐量子電腦聯網之巔，眺望歐盟「數位十年」（Digital Decade）的企圖心，是實現歐洲量子電腦從軟硬體、資金、技術都百分之百「歐洲製造」，才有足夠信心宣示歐洲的量子競爭力，在通訊、感測、電腦及模擬器等應用領域具備領先優勢。

歐盟「數位十年」計畫，是實現歐洲量子電腦從軟硬體、資金、技術都百分之百「歐洲製造」，宣示歐洲的量子競爭力，在通訊、感測、電腦及模擬器等應用領域具備領先優勢。

歐盟的歐洲量子技術宣言跨度至2035年，在支持量子科技研究發展之餘，更進一步重視創造體質健康的量子產業生態系統。因此，歐盟也追趕美中步伐，發表一套量子標準「Supporting Quantum Technologies beyond H2020」，在泛歐量子電腦聯網的幅員裡，自訂產業遵循依據。

日本》務實落地產業

眼看全球量子戰還勝負未決，在亞洲量子領域算是起步早的日本，不甘量子電腦應用被超車，決定在2020年推動量子技術創新策略，陸續投入超過10億美元，發展「量子電腦國產化」，擴大與民間企業廣泛合作，試圖將量子電腦應用落地於工業製造、物流交通、金融等領域。

現階段，日本豐田汽車、日立、日本電信已允諾加入量子戰略產業革命聯盟，日本電器廠商富士通、NEC也努力開發量子應用，而三菱光學則投入研究，將量子演算的龐大排列組合中，優化鋰空氣電池、鋰離子電池蓄電量解決方案。上述種種可以窺見，日本量子技術直接對應材料、化學、汽車產業的影響力，欲在務實產業面超車國際競爭局面。

在日本量子「產業先行」的概念下，東京大學主導與豐田、日立製作所、東芝（TOSHIBA）、索尼集團（SONY）等企業先驅，共同組成「量子創新倡議協議會」，引進量子電腦，陸續嘗試接軌不同領域的產業應用。

日本積極發展「量子電腦國產化」，擴大與民間企業廣泛合作，試圖將量子電腦應用於工業製造、物流交通、金融等領域。

南韓》接軌國際量子合作

至於南韓，目前在全球量子市場占比不到2％，但在一次次量子戰略推進中，南韓亦企圖將量子應用供應商增加至120家，同步演進量子計算機、國家量子通信網、量子互聯網、量子傳感器等計畫，盼在2035年前投資超過23億美元，迎頭追趕將占有提升至10％，其雄心不容小覷。

在南韓規劃的藍圖裡，2030年將布建完成一條長達100公里的量子網路，並陸續建置量子產業促進法、量子研究產業中心等，促成量子感測器、先進工業感測器、量子雷達的研發。

不同於日本埋頭建構國產量子產業鏈，南韓自知量子技術起步較晚，更傾向與美國、歐盟技術聯盟，把握這波量子浪潮的黃金發展期。目前韓國科學技術情報通信部（MSIT）已與美國新創IBM、IonQ簽署人才培訓計畫，參與供應鏈技術聯盟，欲針對量子電腦、量子通訊、感測器、工業材料、設備零件等供應鏈，創造新的合作機會。

崛起的量子力量 產業新動力

觀察全球量子競賽攪動的風暴，產業鏈須乘風而起。亞馬遜、英特爾、Google、微軟、IBM等美國企業紛紛投入研發量子電腦，形成量子運算新創聚落。尤其IBM將觸角延伸製藥，與美國莫德納藥廠合作，運用IBM生成性AI及量子運算技術，實際參與製藥研發，也將量子電腦服務Quantum System One導入美國醫學混合雲Cleveland Clinic。

跨國金融服務權威「高盛集團」（The Goldman Sachs Group）也預見未來5年內，金融行業即可導入量子電腦，規劃用於金融商品風險評估。

再加上量子運算新創企業開始崛起，包括硬體廠商IonQ、量子計算機開發商Rigetti Computing上市成功，在在可以見證，量子科技逐漸被全球資本市場關注。■