393期・Cover Story 台灣篇

從5位元超導量子電腦  前瞻量子競爭力

台灣量子國家隊  布局關鍵產業實力

◎撰文／陳怡寧　圖片提供／中央研究院、美聯社、Shutterstock

在全球展開量子電腦競賽之際，見證台灣「彎道超車」，迎接「自研自製」5位元超導全系統量子電腦的誕生。中央研究院（Academia Sinica）將5個超導體電路串聯，共構成一個量子中央計算處理器，搭載1平方公分大小的5位元量子晶片，可以執行5位元邏輯運算。

這是繼IBM在2023年發表1,121個量子位元的量子電腦後，量子領域再次擁有突破性發展，且全球僅美國、中國大陸、日本、荷蘭、芬蘭擁有這項研發能力。更實質的意義是，台灣量子技術可以高度控制趨近「絕對零度」（熱力學的最低溫度，是粒子動能低到量子力學最低點時物質的溫度，其熱力學溫標寫成0K，等於攝氏溫標攝氏-273.16℃）的極低溫運作，對未來量子產業要繼續發展精密晶片製造、精準電路設計、高速訊號處理、軟體開發等，可排除微小擾動雜訊，套用現行半導體製程。

秉持此次超導量子晶片研發再向前推進，台灣等於握有量子電腦的核心關鍵元件，引起產業界高度關注，也擴大未來量子應用的想像。

中研院成功打造台灣首部自研自製5位元超導全系統量子電腦。

因量子革命  全球產業鏈重新洗牌

綜觀量子電腦周邊供應鏈，涵蓋冷卻系統、晶圓代工、IC電路元件設計、低雜訊放大器等硬體，講求接近絕對零度極低溫環境，才能維持量子位元疊加、糾纏等系統特性，且「超導迴路」也是一大關鍵技術。這已大幅超出當代晶圓研發製程技術。

換個角度說，量子時代等於掀起一場新賽局重新起跑，原先擁有先進製程的晶圓廠不一定擁有絕對優勢，台灣產業鏈面臨「重新大洗牌」。

台灣追趕量子實力  精實國家隊戰略思考

的確台灣已自覺須「早期跟上」，尤其目前在全球196家量子新創公司中，尚未有台灣公司插旗，國內量子相關的基礎科學、運算技術研究本身較少。於是中研院、經濟部與國科會宣布「量子科技專案計畫」，將在2026年前投入80億元（約2.55億美元）預算，整軍「量子國家隊」鎖定「量子電腦硬體」與「光量子」、「量子電腦軟體」的核心技術，以及周邊關鍵組件。

中央研究院院長廖俊智平心而論，台灣投入的2.55億美元量子預算，對比全球量子列強的雄厚投入，中國大陸動輒投資150億美元，美國、印度各別投資12億、10億美元，台灣研發預算相對偏低。然而台灣握有的隱形資本，是既有半導體優勢基礎，反倒強化台灣量子產業鏈「跨域布局」的前瞻野心。

於是，甫成軍的「量子國家隊」採取「精實編制」，決定收攏中央研究院、國研院半導體中心研究人員，且有鴻海科技、台灣新思科技、聯發科技、日月光等大廠參與其中，為的是發揮自身半導體、IC設計、高階科技製造的難得優勢，直接對接上游到下游的完整研發模式，「打帶跑」戰術性爭取量子技術上陣的時機點，不浪費任何後來居上的時間。

而這支量子國家隊，深知首要任務是「掌握關鍵核心技術」，廣泛跨入量子電腦、超導參數放大器、量子電路、量子計算、量子通訊網路、光量子晶片、光電晶片量子計算、QKD關鍵零組件與系統整合研究等硬體核心，再延伸量子程式驗證、量子糾錯等軟體應用設計，一步步建構獨立的量子電腦系統製造實力。

在台灣量子產業鏈領先思維裡，看得更長遠。有鑑於各國進程快速，隨時可能一夕進擊突破新應用，現在早期投入軟硬體整合研發，除了首波瞄準的醫藥、材料、生物產業鏈應用，更可期待未來資訊電機電子工程、光電、生技醫療、金融、化學材料的量子需求成熟時，帶動量子產業鏈成形，台灣能像現在掌握半導體關鍵地位一樣，切入量子世代的布局。

中央研究院的認知更顯自知之明，台灣量子國家隊的目標不在於和頂尖量子巨頭IBM、Google與微軟較勁「位元多寡」，而是回歸最務實的產業應用核心。

在Google全新70比特Sycamore量子電腦突破性發展之際，台灣量子國家隊目標則是鎖定在務實的產業應用核心。

進軍量子產業鏈  科技大廠的思維

現階段台灣廠商還沒掌握最關鍵的量子位元技術，但工研院認為，量子電腦需求微波訊號、高頻電路，還是台灣半導體的強項，此刻隨著「量子科技專案計畫」起步，宣告台灣正式展開量子產業鏈，還是有決勝點。

國內先進製造大廠也有相同共識，陸續加緊起步。當中行動最高調的，莫過於代工龍頭鴻海，喊話預計在2025年成功開發10位元量子電腦的遠大目標。

鴻海》超前部署自研實力  布局電動車市

見證德國汽車大廠BMW攜手亞馬遜網路服務公司（AWS）發起「量子運算挑戰」，嘗試藉由量子演算找出自駕車的機器學習解決方案及先進材料應用，已經讓汽車領域發生質變。這對於積極發展電動車的鴻海而言，更迫切想在量子產業鏈卡位，並早在2021年底啟動「離子阱量子計算實驗室」。

這座全台產業界首座「量子電腦開發中心」，成為鴻海自研量子電腦關鍵的一步棋。在這場域積極擴張量子操控、光電子電路半導體晶片等核心技術研究。這不僅為實現「離子阱平台的通用型量子電腦」，更為新世代AI與車用相關高效演算技術鋪路，扎穩布局基礎。

而在2024年初，「鴻海研究院量子計算研究所」創新的量子演算、量子糾錯研究成果再獲頂級量子計算研討會認可，兩項量子技術核心，對應到鴻海近來積極投入的「電動車、數位健康、機器人」三大新興產業，以及「人工智慧、半導體、新世代通訊技術」3項新技術領域，加速量子硬體技術開發，可望進一步賦能周邊產業應用。

「量子技術絕非一蹴可幾，需要反覆試錯、累積經驗，以及人才、資源、技術的高度整合。」鴻海研究院離子阱計算實驗室主任林俊達表示。鴻海先進製造正在「離子阱量子計算實驗室」展開重要的產業實驗。

廣達》態度翻轉  反攻量子伺服器市場

過去對量子電腦抱持保守態度的伺服器代工龍頭廣達（Quanta），現在也躋身「量子國家隊」產業成員，甚至看好量子技術成熟後，將帶來雲端與物聯網（IoT）裝置的新商機。

廣達的態度改變，甚至樂觀看待量子電腦伺服器的發展，認為只要上游供應鏈存在量子需求，理所當然伺服器市場也有「量子伺服器」的存在必要。

目前全球量子伺服器還有產業缺口，可以看見廣達指派工程師投入量子電腦研究，顯然在為了董事長林百里所提及的「更大量的雲端與物聯網（IoT）商機」做準備。

聯發科》資通訊需求  競爭接軌量子應用

而聯發科在全球半導體IC設計業界位居第四，同業競爭者高通（Qualcomm）、輝達（NVIDIA）及博通（Broadcom）都已陸續投入量子技術發展。現階段聯發科全力衝刺5G、人工智慧（AI）、無線通訊、智慧物聯網等關鍵技術領域，可以期待結合量子應用。

台積電》鎖定積體光路  培養人才

目前台積電也還在積攢量子技術實力，大量挖角光子研究等量子科研人才，顯然欲從積體光路切入量子電腦應用領域。台積電董事長劉德音看好，未來若量子電腦普及，台積電不會缺席，足見晶圓代工龍頭的企圖心。

強強聯手搶占供應鏈  台灣量子合作新契機

從軟硬體供應鏈廠全力布局量子電腦、通訊軟硬核心關鍵技術，組建量子國家隊，到投入超導量子電腦、量子通訊加密、半導體等多個前端領域，在在推進國內量子科技進程。不過國科會主委吳政忠站在更高格局來看，台灣很難僅靠著孤軍奮戰，就能擁有全面推進量子技術的力量，因此推進量子版圖的下一步，就是走向國際，跨國攜手合作研發。

而2023年台灣量子科技國際研討會就是接軌國際的契機，並安排量子國家隊研究團隊、國研院台灣半導體中心、工業技術研究院接連出訪芬蘭量子科技新創公司IQM（IQM Quantum Computers）、荷蘭量子技術研究機構QuTech，向國際展示台灣量子科技領域的新進展。

尤其芬蘭IQM量子科技身為歐洲量子電腦領導者，握有54超導量子位元的量子技術，其主導的Q-Exa聯盟也在泛歐州量子生態系統起了強大協作，目前正在德國建造量子電腦。至於荷蘭QuTech現正與英特爾（Intel）合組先進量子運算研究單位，開始大規模生產矽量子位元。這不僅開拓台灣先進製造廠商對全球量子供應鏈的理解，可更清楚布局。此外更重要的意義在於，試探量子產業鏈的生態，尋求捷足先登的機會。

國科會的想像，國際間產業鏈已產生量子科研合作氛圍，不只IBM跨出舒適圈，與韓國量子運算（KQC）簽署合作協議，由IBM提供先進AI軟體、基礎設施及量子運算服務，部署下一階段的量子計算系統架構，泛歐量子體系也自有量子生態系，台灣須接軌國際合作，深化量子科技競爭的實質影響力。

現在台灣投入量子元件、量子電腦、量子演算法及量子通訊等不同技術項目研究，加上自身軟硬體產業關鍵核心技術優勢，可以是台灣與國際牽成量子合作的契機。IQM已透露，期待加深與台灣的合作關係，共同參與推動全球量子創新，對台灣而言，「聯盟式合作」也將是擴大量子研發、技術產業化的關鍵布局。

台灣目前處於量子發展初期，「5位元超導量子電腦」順利問世，確實賦予國科會信心，當量子國家隊自研自製的超導量子技術，結合8吋先進晶圓，就是台灣量子科技產業化的開端，相信在國際量子產業鏈合作上，將開創新局面。■

台灣未來規劃透過自研自製的超導量子技術，結合8吋先進晶圓，成為台灣量子科技產業化的開端，接軌國際量子產業鏈。