撰稿人：Lia ／ 責任編輯：Zaphyra
自2025年—聯合國欽定的「國際量子科學年」—以來，全球量子運算的競賽已從理論物理的象牙塔，全面進入了科技巨頭與國家戰略激烈博弈的實踐階段。量子電腦承諾解決傳統超級電腦無法企及的難題，從而顛覆材料科學、藥物研發到金融服務等領域，預計到2035年將創造高達2兆美元的經濟價值。Google的「Willow」晶片等突破性進展，點燃了市場的巨大熱情。然而，這項技術仍面臨著「去相干性」（decoherence）導致的極端不穩定性、高錯誤率，以及在「完美隔離」與「精準控制」量子位元（qubit）之間的巨大工程挑戰。目前，全球形成了多條技術路線之爭，包括Google和IBM主導的超導量子位元，以及新創公司PsiQuantum押注、並獲多國政府鉅額投資的光子量子位元。這場競賽不僅是企業間的技術豪賭，更已演變為一場地緣政治競賽，各國政府已投入超過500億美元，旨在搶佔下一代運算能力的制高點。儘管業界領袖對實現商用化的時間表（10至30年）看法不一，但從實驗室到數據中心的轉型正在加速，一場決定未來數十年科技與經濟格局的競賽，正悄然拉開序幕。
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Lia. Independent Media 台北報導
人類的文明進程，總伴隨著計算能力的飛躍。從算盤的撥珠脆響，到矽晶片的電光石火，我們不斷創造工具來模擬、預測並最終改造我們周遭的世界。如今，我們正站在另一道更為深邃的門檻前，試圖駕馭宇宙最底層的運行法則—量子力學，將其轉化為一種前所未有的計算能力。2025年，被聯合國命名為「國際量子科學年」，這不僅是一個紀念性的稱號，更像是一個時代的註腳，標誌著量子運算已從科學家的理論猜想，正式演變為一場科技巨頭、新創企業與國家力量激烈角逐的全球競賽。
這場競賽的終極獎賞，是解決那些在傳統電腦面前如同天書的難題。想像一下，我們不再是偶然在亞馬遜雨林中剝下樹皮來測試新藥，而是能夠在原子層面直接「設計」出對抗癌症的分子；我們不再依賴消耗全球3-5%天然氣的傳統製肥方法，而是在24小時內模擬出更高效的催化劑。從設計核融合反應爐到探索超導體，量子電腦承諾的，是一種從「發現」到「創造」的根本性轉變。正是這份潛力，引得資本市場為之瘋狂，也讓各國政府將其視為攸關未來國力的戰略制高點。
喧囂與沉思：市場在熱望與現實間擺盪
競賽的烈火，由科技巨頭們接二連三的宣告所點燃。Google在2024年底發布的「Willow」量子晶片，聲稱其在五分鐘內完成的計算，全球最快的超級電腦需要耗費比宇宙年齡還長的時間。此後，微軟宣布其在新型「拓樸量子位元」上取得突破，亞馬遜亦攜其首款晶片高調入局。這股熱潮迅速傳導至資本市場，部分量子運算概念股在2024年飆升超過1000%。
然而，當Nvidia創辦人黃仁勳在2025年3月的開發者大會上，將一個「非常有用的量子電腦」的實現時間，審慎地置於15至30年之間時，市場的熱情瞬間冷卻，相關股價應聲下跌。這場劇烈的市場波動，精準地捕捉到了當前量子領域的核心矛盾：一邊是足以改寫人類文明的宏偉願景，另一邊則是橫亙在眼前的、如同天塹般的工程現實。目前，所有量子電腦仍處於實驗室階段，它們是脆弱、充滿錯誤且規模極小的「處理器」，尚無法解決任何一個有實際意義的商業問題。
鬼魅般的挑戰：駕馭量子世界的悖論
量子運算的強大，源於其利用了「疊加」（superposition）與「糾纏」（entanglement）這兩種奇特的量子特性。傳統位元非0即1，而量子位元（qubit）可以同時是0也是1，這使得其運算能力呈指數級增長。但諷刺的是，賦予其力量的量子態，也正是其最致命的弱點。
量子位元存在於一種極其脆弱的狀態，任何來自外部環境的微小干擾—溫度波動、電磁干擾、甚至聲學噪音—都會導致其量子態崩潰，這個過程被稱為「去相干性」（decoherence）。這使得量子系統的穩定性（相干時間）極其短暫，錯誤率居高不下。
為此，工程師們面臨著一個近乎悖論的挑戰：一方面，你必須將量子系統與外界完美隔離，如同置於宇宙深空的絕對寂靜之中；另一方面，你又必須能精準地控制它，而「控制」本身就是一種互動與干擾。這場在隔離與控制之間的艱難平衡，是量子電腦建造中最核心的工程難題。
為應對挑戰，全球形成了多條技術路線之爭：
超導量子位元：這是Google、IBM、亞馬遜等巨頭的主流選擇，其優點是運算速度快，但缺點是極度敏感，需要在接近絕對零度（約-270°C）的極端低溫下運行，這便是我們常看到的、如同華麗吊燈般的稀釋製冷機。
光子量子位元：由新創公司PsiQuantum和加拿大Xanadu主導。其支持者認為，光子不易受環境干擾，更容易維持量子態，且能夠利用已投資數兆美元的成熟半導體與光纖產業鏈，這為大規模擴展提供了更務實的路徑。PsiQuantum正致力於擺脫「吊燈」設計，轉向更接近傳統數據中心的伺服器機架模式。
拓樸量子位元：這是微軟的孤注一擲。試圖創造一種全新的物質形態，從物理層面根本性地抵抗噪音，從而製造出更穩健的量子位元。這項研究成果雖發表於頂級期刊，卻也因其前沿與激進，引發了科學界的廣泛質疑，能否再創輝煌，成敗將在此一舉。
量子政治：一場國家級的戰略佈局
如果說技術路線之爭是企業層面的戰術選擇，那麼量子競賽的宏觀背景，則是一場不折不扣的地緣戰略佈局。據估計，全球各國政府已承諾向量子技術領域投入超過500億美元。這場競賽的參與者，不僅僅是企業，更是國家。
一個值得關注的趨勢是，部分國家似乎正在對特定的技術路徑進行戰略押注。新創公司PsiQuantum，儘管在名氣上不如科技巨頭，卻成功吸引了來自澳洲聯邦政府與昆士蘭州政府的6.2億美元投資，用於在布里斯本建造一台公用事業規模的量子電腦，並預計在2027年底前投入運營。同樣，美國伊利諾州也投資5億美元建設量子園區，並由PsiQuantum作為核心租戶。而擅長悶聲發大財的極東武士日本，也在RIKEN RQC-FUJITSU的巨頭帶領下，即將公開其最先進品質超越Google四倍的新型量子電腦，被視為西方世界外唯一的對手（中國在高精度半導體製程上無法追上日台韓美，尤其在超航太領域的頂尖技術代差尚未解決）。
這些鉅額的政府資金，流向一家主攻光子路線的新創公司，而非超導路線的巨頭，其背後的戰略考量耐人尋味。這或許意味著，決策者認為光子路線借助現有半導體基礎設施的策略，提供了一條更清晰、風險更可控的產業化路徑。這場圍繞量子技術的國家級投資，已不僅僅是基礎科研的資助，更像是一場關乎未來產業鏈主導權的深思熟慮的佈局。
在黎明前的長跑
當我們審視當下的量子領域，既能看到令人振奮的突破，也必須正視前路的漫長。從Google展示的錯誤抑制能力，到產業界正在探索利用大型語言模型（LLM）來彌補量子程式設計人才的短缺，每一步進展都在縮短從實驗到實用的距離。
正如一位業內人士所言，量子運算的發展軌跡，或許類似於八年前人們對自動駕駛的看法。當時，許多嚴肅的技術專家認為全自動駕駛在有生之年難以實現，而如今，Waymo的無人駕駛汽車已在舊金山的街頭隨處可見。
從百位元級別的實驗系統，到實現真正商業價值所需的百萬位元級別的容錯量子電腦，這中間仍有巨大的鴻溝需要跨越。但這場競賽的發令槍已經打響。未來十年，將是決定性的十年。最終勝出的，不僅將是一家公司或一種技術，更可能是一個國家，或是一個掌握了未來計算霸權的產業生態系統。黎明前的道路或許漫長，但晨光已然可見。
資料來源
Nature: Microsoft makes its case for a topological qubit
https://www.nature.com/articles/d41586-024-00445-5
The Economist: A new kind of quantum computer has scored a big win
https://www.economist.com/science-and-technology/2024/02/07/a-new-kind-of-quantum-computer-has-scored-a-big-win
Financial Times: PsiQuantum to build first commercial quantum computer in Brisbane
https://www.ft.com/content/e76e5d1a-4d43-4b67-86c0-6d8c8ccb5966
Reuters: PsiQuantum to build quantum computer in Australia with A$620 mln in loans
https://www.reuters.com/technology/australia-invests-656-mln-psiquantum-build-quantum-computer-2024-04-29/
The Wall Street Journal: The World-Changing Race to Build a Quantum Computer
https://www.wsj.com/tech/ai/quantum-computer-race-b8924042
Associated Press: UN proclaims 2025 the International Year of Quantum Science and Technology
https://apnews.com/article/quantum-science-technology-united-nations-mexico-26a9bf4802c6778f67e0e71fc99ca826
Science: Google’s quantum computer achieves a new milestone
https://www.science.org/content/article/google-s-quantum-computer-achieves-new-milestone