半導體實力當靠山 台灣布局量子技術進展關鍵一次看

台灣量子國家隊成軍5年投入新台幣80億元，集結產官學研眾人之力，國科會宣布，成功開發出自製5位元超導量子電腦、能實現量子電腦微縮化的低溫控制晶片模組，以及使用商用光纖跨縣市量子通訊；被視為下世代最強解碼的量子技術，關鍵整理一次看。

問：量子是什麼？量子電腦厲害在哪？

國家實驗研究院指出，量子可以是電子、離子或光子，只要能夠達到「疊加」和「糾纏」狀態，就可以做為量子位元（qubit）。

量子位元是量子電腦最基本的運算單元，只要有更多的量子位元，其運算能力、處理資訊速度就會比傳統電腦更強大、更快速。

國研院舉例，假設今天要預估去19個國家旅遊的最短路徑，透過傳統1GHz的電腦，需要循序去計算不同的排列組合，需花上數年時間才完成計算。若使用量子電腦，由於運算方式的不同，可在1分鐘內快速解答。

又好比化學製藥、分子研究等，也能透過量子電腦加速完成研究模擬，顯示其對未來科技的重要性。

問：外界預期量子電腦將來可以破解全部密碼，該如何防禦？

量子電腦擁有強大運算能力，被預測有朝一日能破解保護數位通訊的主流加密技術，不過，由於量子存在「不可複製」的物理原理，因此使用量子通訊技術，可遠端傳送無法被複製的密鑰。

同時，量子通訊是以1顆光子傳遞1個密鑰位元、即0或1，所以駭客只有一次機會測該位元是0或1，破解難度將提升很多。也就是說，「量子通訊其實就是最好抵抗量子電腦攻擊的方法」。

問：各國量子「國力」如何？

除美國、歐盟、中國及日本等量子強權，根據國研院資料，韓國斥資3兆韓元、躋身列強，韓國最新「量子科學技術戰略」揭露，以2027年開發出50個量子位元、2031年開發1000個量子位元的通用量子電腦為目標。

在量子通訊方面，韓國擬在2030年透過公私合作共同開發長達100公里的量子網路，以及量子感測器、先進工業感測器、量子雷達等聯合研發。

台灣方面，中研院2023年10月打造出量子晶片，2024年1月29日發表自製5位元超導量子電腦。工研院團隊2024年3月宣布，運用微波IC設計與台積電28奈米製程，打造出控制量子位元的低溫控制晶片模組，可將需占滿1個房間的量子電腦，進一步縮減體積達40%，且功率消耗低於國際大廠逾5成。

同時，國立清華大學量子通訊研究團隊宣布攜手中華電信，以長度10公里商用光纖，實現新竹縣、市之間的跨縣市量子通訊，創全台首例，且密鑰位元傳輸率為20 kbit/min，與國際技術相當，未來將測試100公里的可行性。

問：台灣發展量子技術有優勢嗎？

各國積極挑戰更多量子位元的電腦，但控制用儀器及冷卻系統的體積也會隨之增大，因此「微縮化」是必經之路，台灣半導體晶片設備有機會切入此新商機；同時，量子電腦必須在極度低溫下操作，材料、電路設計也是突破口。

國科會主委吳政忠表示，量子電腦若成功走向商業化，製造的基礎仍與半導體製程技術有關，所以台灣依然具備相當優勢。