量子科技戰：未來可期的前瞻技術

蘇翰揚╱產業分析師

尋找各國目前的前瞻技術發展方向有諸多方法，例如可以從學研機構的動向進行了解，也可以從企業研發部門作法推測，另種方式是從大國博弈中的特定限制技術觀察。本文將針對除了人工智慧外，未來科技產業的前瞻性技術—量子科技進行介紹及分析。

從美中間的經濟制裁觀察前瞻技術

在推動企業轉移生產和供應的所有因素中，地緣政治上日益加劇的緊張局勢（尤其是在美國和中國之間）是首要因素。由於這2國經貿互動頻繁，因此預計下一波經濟制裁可能相當有挑戰性，成效也令人質疑；此外，美國對中國實施人工智慧、高階晶片和量子電腦的出口管制外，同時亦實施鋼鐵、電動車和太陽能板的進口限制。美國拜登政府更要求其盟國同步採取行動，例如敦促歐盟國家降低從中國採購半導體，並要求荷蘭和日本停止向中國出口高端光刻設備等措施，無疑讓全球局勢更加複雜。

預期美國拜登政府將擴大對中國關鍵產業的出口管制，包括但不限於半導體、人工智慧、機器人、生物科技、自動駕駛汽車及相關領域。隨著經濟限制的擴大，各國的企業、大學、個人、研究機構和先進技術領域的工作人員正在謹慎追蹤美、中2國關係互動，並做好應對。美國國家安全顧問傑克·蘇利文在2022年9月的全球新興技術峰會上發表指出，美國不能再像以前在技術上僅領先中國幾代。他認為：「必須保持盡可能大的領先優勢」，未來10年有三大技術領域將變得特別重要：(1)微電子、量子科技、人工智慧等運算技術；(2)生物製造技術以及(3)清潔能源技術。其中，「量子科技」在市場與政府推動下，將成為一大亮點。

歐美國家在量子科技發展概況

量子科技應用廣泛，從商業到軍事都在範疇內，吸引各國政府、企業、學術機構大力投入。首先，北大西洋公約組織（下稱北約）於2024年1月發布國家量子戰略（National Quantum Strategy）[1]，提及其成員國需強化量子科技在感測、精確定位、導航、潛艇航行，以及使用對抗量子密碼技術升級和保護資料通訊等領域的發展；另外，北約也需要與產業界合作，目前已有44家企業進駐北大西洋的「國防創新加速器」（Defence Innovation Accelerator for the North Atlantic, DIANA），其中有6家專門從事量子研究的企業，將有助於北約在下一代密碼學領域的發展、高速雷射以改善衛星能力的開發，並在充滿挑戰的海底環境中部署量子3D影像感測器等，成為全球量子科技的創新中心之一。

再來，英國同樣在歐洲也在量子科技領域積極投入。在2024年提出英國的量子戰略[2]（重點整理如表1），主要目標是透過專注於量子科技的創新、協作和可延展性，企圖將英國打造成量子科學及其應用領域的全球領導者。該戰略著重在透過將量子技術融入國家基礎設施並加強公、私夥伴關係、增強國家安全和提高生活品質。

英國除了在人工智慧、機器學習和數據分析等領域具備技術與人才優勢，也計劃成立專門支持量子新創的創投基金。同時還為從事量子研究和開發的公司和投資人提供稅收優惠，鼓勵更多對量子研究領域的私人投資。在產學合作部分，有一項值得注意的合作夥伴關係，為英國量子通訊中心與伯明翰、格拉斯哥、牛津和約克等多所大學以及布里斯托、劍橋、赫瑞瓦特、肯特等大學內的學術機構開展合作專案，同時與BT Group、ID Quantique、Teledyne e2v等企業，以及RAL Space與英國國家物理實驗室等公共部門合作，量子科技未來發展可期。

重點一：監理框架與治理

● 量子科技治理應側重於針對具體應用的監管框架開發，並應與個別創新的特性及其發展階段相符。

● 建立量子科技監管論壇來解決中、短期治理問題，支持監管機構做好準備，確保量子技術監管系統得到適當整合。

● 提供監管預見性的方法。力求客觀了解技術領域的能力，並根據實際時間表來預測收益和風險，以協調相應的監管措施。

● 向政策制定者、監管者、企業、社會大眾提供量子技術的功能、應用和技術培訓，以支持適當、具適應性的監管系統，提高大眾對量子技術監管挑戰的理解。

重點二：標準和國際合作

● 啟動英國量子標準試驗網絡，並制定包括應用於感測、計時和成像等開發後期產品的全球統一的標準，此標準也應包含設立行為準則，特別是針對創新實踐的責任。

● 英國應大力參與國際標準和監管制定，並利用其專業知識和全球地位支持國際協調。

● 科學、創新與技術部（Department for Science, Innovation and Technology, DSIT）、國家網路安全中心（National Cyber Security Centre, NCSC）和其他量子技術利益相關者應合作，確保英國在「量子密鑰傳輸」（quantum key distribution, QKD）研究和開發方面的領導地位不會被削弱。

● 現階段需要一個基於標準、指導和負責任的創新實踐監管框架，並對未來技術和市場監督掛鉤。

重點三：市場開發與資金

● 支援建立辦公室測試平台和監理沙盒，以確保在未來的監管決策中主動整合治理見解。

● 擬定結構良好的量子技術採購策略在創造市場方面發揮關鍵作用。

● 為確保政府對量子技術的支持嵌入到獎勵創新思維系統中，例如鼓勵部會間合作。

● 應支持調整政策環境，包括為監管措施提供資金，以加速更成熟的量子技術應用和開發，同時為具有更顛覆性潛力的產品做好準備，以便監管的發展與技術同步。

● 促進政府和量子通訊專家之間的交流，並確保《線上安全法》（Online Safety Act）不會限制量子技術產品的開發，也包括在不損害量子技術安全原則的情況下提供明確的指導方針。

表1. 英國量子戰略的三大重點；

資料來源：北美智權報／蘇翰揚整理自National quantum strategy, Published on 15 March 2023, GOV.UK。

最後，美國的量子戰略也不可忽視。美國白宮在2023年4月發布《美國政府關鍵和新興技術國家標準策略》（Critical and Emerging Technology, CET）以加強美國在量子科技的基礎並保護消費者，同時提升美國在國際標準制定方面的領導地位和競爭力。該策略強調聯邦政府對CET的支持，並特別指出量子技術將在加強美國創新生態系統和全球競爭力方面發揮關鍵作用。量子技術將為科學研究中一些較具挑戰性的問題提供解決方案，例如人工智慧模型的模擬、最佳化，和密碼學研究等領域。不過，與上述戰略不同的是，美國的量子戰略並沒有細部執行，較多是提供國際合作上的策略。這或許說明美國在量子科技領域依舊仰賴業界在技術上的研發與商轉，政府僅需要做好監管的角色即可。

量子科技投入科技戰場帶來的貢獻

從國際戰略角度看，量子科技的發展已經成為各國博弈的一環，特別是以美、中2國為首的科技戰場。在美國Google公司於2019年10月公開他們54量子位元的Sycamore處理器，宣布達成量子霸權[3]一年多後，中國科技大學的研究人員在2020年12月宣布他們開發一種比Google版本更快的量子電腦系統—名為「九章」[4]，該系統以光子的形式建構，而不是使用Google版本的超導比特計算。「九章」在200秒內就能完成預定任務，而世界上最強大的超級電腦「富岳」[5]則需要花費6億年才能完成。但與Google一樣，中國科技大學的研發團隊也承認「九章」的設計只是為了計算特定的方程式，而沒有其他目的。

儘管科學界尚未驗證上述實驗及公開產品計算結果的真實性，但這些量子研發技術展現出若善加運用得以實現國家量子霸權並帶來產業成長的潛力。此外，量子科技有機會被運用於破解現行主流的加密技術[6]，各國資訊系統的安全都將面臨更大的風險，這也無怪乎美國加大對中國量子科技的投資限制以及強化與北約、英國等盟國的技術合作了。

備註：