量子電腦與量子通訊的應用

圖一 : IBM Quantum Starling大規模容錯量子電腦，將於2029年上線。(Source:IBM)

【作者： 黃弘毅】

在21世紀的科技浪潮中，量子計算與量子通訊已成爲引領下一次技術革命的關鍵領域。這些前瞻性技術不僅挑戰了傳統計算與通訊的極限，更爲解決人類社會面臨的複雜問題提供了前所未有的潛力。量子技術的核心在於利用量子力學的獨特現象，如疊加態（qubit可同時存在於0和1的組合狀態）和糾纏（多個qubit之間形成關聯，即使距離遙遠也能相互影響）來執行運算和傳輸資訊。

量子電腦發展與商業模式

量子運算技術近年來取得快速發展，從理論走向實驗並開始初步商業化。早期許多科學家對量子電腦持懷疑態度，但隨着硬體與演算法突破，態度逐漸改變。2016年IBM首次提供雲端量子電腦服務，讓公衆得以上線操作5量子位元系統，標誌着量子計算從實驗室走向開放應用。

2019年10月Google使用53量子位元的「Sycamore」處理器在約200秒內完成了傳統超級電腦需數天的計算任務，宣示達成「量子霸權」里程碑。雖然實用的通用量子電腦尚需時日，但科技巨頭與新創公司紛紛投入資源，目標在本世紀20年代內研發出具有商業價值的量子系統。例如IBM和Google皆設定在未來數年內實現可用的量子計算平臺 。

各家公司針對量子硬體採取不同路線。IBM專注於超導量子位元技術並建立完整生態系，逐步提高量子位元數量與穩定性。IBM於2022年研發出127位元的Eagle處理器、2023年推出433位元的Osprey，並計劃2025年實現超過千位元的量子處理器。

更長遠來看，IBM宣佈在2029年交付首部大型容錯量子電腦「Quantum Starling」，透過約200個糾錯後的邏輯量子位元執行1億次量子邏輯閘操作，運算能力預期可達現有量子電腦的2萬倍。爲達成此目標，IBM採用模組化設計，透過多晶片連結和量子糾錯技術來擴展系統規模。Google 則同樣專注超導量子電路，強調量子糾錯與容錯計算的研究。2023年底Google Quantum AI團隊在糾錯碼上取得突破，展示隨量子位元數增加可降低錯誤率的可能路徑，被視爲加速實現實用量子電腦的重要進展。

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2025.07(第404期)量子運算蓄勢待發