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产业追踪／量子运算掀热潮 拼十年内商品化
2020-09-06 02:00 经济日报 / 罗济威
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Google执行长皮伽与Google量子电脑。（网络照片）
由于科技的进步，各种资料量的成长呈现急速攀升，但随着半导体产业走入摩尔定律末期
，电晶体与导线尺寸已趋近极限，传统电脑受限于运算模式，仅靠增加算子件的方式来
提高资料处理速度及资讯量的方式，将导致耗能及成本的增加，但量子运算技术却因为具
备可同时大量的平行运算的特性，可大幅增加处理速度及容量，理论上具备50个量子位元
（qubit）的量子电脑，就已经超越当今超级电脑的计算能力，也因此被视为解决后摩尔
时代困境的良药。
量子运算能够具备快速运算及大容量的优势，主因在于量子叠加（superposition）以及
量子纠缠（entanglement）特性。传统运算是以位元（bit）的形式处理资料，透过0与1
两种状态的切换来描绘数学逻辑，但量子运算是透过量子位元来处理资料，量子可随时在
0与1之间转换而产生不同的比例组合，例如2个位元仅能储存(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)其
中一个组合，但2个量子位元即可同时储存(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)的组合，而n个位元
仅能储存一种的组合，但量子位元则却可以储存2n种组合，而在运算上，n个量子位元可
能同时对2n数据进行运算，但传统的运算上则需执行2n次，或采用2n个处理器来进行。
量子纠缠则是指同一事件所产生的两个量子，彼此之间是互有关联，以电子作为量子为例
，当其中一粒电子或得能量后被侦测出自旋向上，则另一粒电子必定为自旋向下，而这种
特性则可让数据保持同步，解决需透过编写大量的代码来维护数据的同步和互斥问题。
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量子运算具备快速运算及大容量的优势。（网络照片）
此外，量子还具备不可复制的特性，此种特性会让量子在传输过程中，一旦被窃取，资讯
量就会因而减少造成传递的失真，若改为观测，则又会因而对量子讯息产生干扰而被发现
，而这项特性也成为现今量子资讯学的基础，这也解决传统上使用难解的数学难题进行加
密会被量子电脑轻易破解的问题。因为量子技术的特性，随着技术成熟达到商业化 后，
将会为需要巨量资料处理的创新材料制造、化学制药、AI、网络安全和金融科技等领域带
来颠覆性影响。
量子技术发展自1900年第一次量子革命带来对于量子的理解与预测后，随着对微观世界在
观察及控制技术的进步，相关理论及应用日趋成熟，如今量子技术进入第二次量子革命，
开始着手尝试使用工业设计开发量子系统，并用于系统工程、材料研究、医疗、通讯、半
导体和光子学等应用。
Inetl推估，2015至2025年量子技术将进入商业化的“系统期”，相关技术从理论进入实
践并趋向完备，而Google在2019年于NASA艾姆斯研究中心网站发表的“量子霸权”指出，
量子技术十年内可实现商品化。
厂商投入方面，由Yole Développement在2020年公布的量子技术报告显示，目前量子领
域应用以量子计算及其软件的投入最多，全球185家主要投入厂商中，有26%投入，包含
Intel、IBM、微软、Google、D-wave等，这些大厂已打造出量子电脑的雏形，包括Intel
的Tangle Lake、Google的54 qubit的Sycamore。
量子计算软件应用有25%的公司投入，包括softwareQ、1QBit、Zapata computing等。
量子通讯投入厂商占整体19%，包含IDQ、问天量子等。投入量子感应器的厂商有Thales、
Bosch、Muquans等。
目前量子市场被预估将于2026至2027年快速发展，技术应用市场包括量子计算、量子密码
和传感技术的整体市场价值，将从2020年5.3亿美元成长到2030年的32.6亿美元，年复合
成长率19.9%。其中量子计算及软件领域市场将有最高的成长率，预计从2020年的0.3亿美
元上升到2030年的19.2亿美元，年复合成长率50.2%，主要价值在于量子退火技术。
此外，新兴技术如量子即服务（QaaS）及量子电脑的普及，也将加速量子计算市场产值升
高，在与通讯相关的量子密码市场，预估2020到2030会因新通讯技术如5G出现与普及，加
速市场扩大，产值将从0.8亿美元上升到2030年7.9亿美元，年复合成长率25.1%，而传感
技术市场相较于前两个领域，市场成长则相对较低，相关产值估从2020年4.1亿成长到
2030年5.5亿美元。（作者是国家实验研究院科技政策研究与资讯中心研究员）
Google量子电脑
名称:Sycamore（梧桐树）
里程碑：仅花2 0 0秒就可完成全球最强超级电脑所需耗时1万年的复杂运算任务
影响：证明量子科技指日可待