台灣量子科技發展新篇章：從國家戰略到產業實踐

近幾年，「量子」一詞儼然成為最高科技的代名詞，而量子電腦這個過去只存在於科幻小說中的想像，正以前所未有的速度從實驗室走向現實，被譽為繼人工智慧之後最有可能顛覆人類社會的下一波浪潮。這樣的發展來自幾個關鍵變化：其一是傳統以矽為基礎的計算技術正逐漸逼近摩爾定律的極限，效能提升面臨瓶頸；其二是量子演算法如Shor’s algorithm對現有加密體系帶來威脅，引發各國與科技巨頭的廣泛關注；其三是隨著實驗技術進步，科學家對量子規律的操控愈加成熟，使得量子技術的開發成為全球科技角力的新戰場。

IBM 在 2016 年推出 IBM Q Experience，首度讓全球研究者透過雲端操作真正的量子電腦，率先吹響二次量子革命的號角。隨後，Google 宣稱實現「量子霸權」，Microsoft 推出 Azure Quantum，Amazon 也建立 Braket 平台整合多家硬體，讓雲端量子服務競爭日趨白熱化。全球新創公司如雨後春筍般湧現，量子產業的雛型逐漸成形。在這波科技巨頭引領的浪潮中，各國政府也紛紛啟動國家級計畫：美國與歐盟分別投入鉅資設立研究中心與扶植人才，中國則在量子通信與網路進展上取得領先。

台灣雖起步稍晚，近年來也開始積極布局。行政院國科會啟動量子科技旗艦型計畫，聚焦量子電腦、通信、感測等應用研究，並與教育部共同推動應用研究、跨校合作與人才培育；中研院則擴建南部院區為國家級量子研究基地，結合軟硬體開發與實驗平台。產業界方面，中科院、工研院、資策會以及部分 ICT 廠商也陸續投入量子元件與系統整合的研發。多所大學設立量子研究中心，擴展量子科技的基礎能量。整體而言，台灣正嘗試在既有優勢基礎上尋找量子科技的切入點，未來仍有賴更緊密的產學合作與長期投入。

離子阱量子電腦：鴻海的選擇與實踐之路

除了量子國家隊聚焦超導體、半導體及光量子等共17項關鍵技術外，台灣的科技巨擘鴻海集團，則選擇了另一條極具潛力的技術路線：離子阱量子電腦。離子作為量子位元，擁有天然一致性、極佳的相干時間和高邏輯精度，並能在雷射冷卻技術下快速達到低溫運作條件，無需複雜的致冷設備。當今國際上以IonQ和Quantinuum為代表，其中後者推出的Model H2在邏輯位元數與計算能力上屢創佳績，領先其他平台。

離子阱量子電腦是什麼？

最常見的離子阱技術被稱為保羅阱 (Paul trap)，透過巧妙地施加射頻 (Radio Frequency, RF) 交流電場與靜態電場的組合，創造出一個「偽勢阱」來囚禁離子（通常是將中性原子的一顆外層電子游離掉後形成的離子），並使用這些離子作為量子位元。在雷射冷卻幫助下，多顆離子進而排成穩定陣列，科學家便能利用雷射光來控制和讀取它們的量子態，及進行位元間的邏輯運算。而一部量子電腦可以透過編程實現複雜的演算法，經量子編譯器與控制系統溝通，得以操控最底層的雷射參數來工作。

鴻海的戰略佈局與實踐

鴻海研究院在 2021 年底正式成立離子阱實驗室，成為台灣業界投入量子電腦研發的先驅。這樣的決定是基於對自身核心競爭力與離子阱技術高度契合，包括半導體製造、光學元件、精密機械以及資通訊等領域擁有豐富經驗，能提供離子阱量子電腦所需的高度整合能力。除了硬體建構，鴻海研究院亦同步投入量子演算法、密碼學與錯誤更正等理論與軟體技術研發，強調從硬體層到應用層的垂直整合能力。實驗室目標於2027年內推出 5 到 10 位元的量子電腦原型，供教育與研究用途，為台灣量子科技發展立下重要里程碑。

量子科技的應用效益與台灣的未來藍圖

量子電腦憑藉其運算架構的根本創新，正在特定領域中展現突破性的潛力。在 AI 領域，量子計算有望加速模型訓練、提升決策效率。在未來甚至可想像應用於自駕車等情境，實現實時環境判斷與最佳路徑規劃，成為推動智慧時代的核心引擎。結合精密量子感測到跨距離同步的量子網路與分散式運算，引領我們進入一個資訊更安全、計算更高效的時代。

台灣從量子國家隊的整合推動，到學術界對基礎研究的持續深耕，再到企業如鴻海對量子技術的研發實踐，顯示我們在這場量子革命中，已從最初的 observer，逐步成為真正的 player。雖然我們在半導體領域有深厚基礎，卻不意味我們能無痛過渡到量子時代。然而隨著量子硬體持續擴展，半導體整合將再度成為關鍵。若能在元件製造、封裝測試與系統整合等環節建立起對應的量子能力，便有機會讓我們原本的優勢進一步升級，成為真正的 game changer。我們也必須打造人才回流與培育機制，訓練具備量子思維的人才，建立跨領域的 know-how，同時積極鼓勵新創、拓展國際合作與市場，讓台灣在全球量子競局中站穩腳步。

作者：離子阱實驗室主任　林俊達

原文刊登於 工業技術研究院 IEKTopics 2025。