QPU啟動量子時代 運算核心引爆科技新賽局

圖一 : 處於防護殼體中的量子電腦系統

【作者： 王岫晨】

隨着人工智慧、製藥、金融模型、密碼學等高強度運算應用的快速崛起，傳統電腦已逐漸逼近效能極限。在此關鍵轉折點上，量子運算被視爲突破瓶頸的關鍵技術，而其中扮演「心臟角色」的量子處理單元（QPU）正成爲各國與科技企業加速佈局的核心關鍵。

QPU 是什麼？量子電腦的「CPU」

QPU（Quantum Processing Unit）是量子電腦中的主要運算單元，類似於傳統電腦的 CPU，但其運作原理基於量子力學。QPU 以「量子位元（qubit）」爲基本資料單位，透過量子疊加與量子糾纏等特性，可在特定問題上展現遠超傳統電腦的處理效率。QPU不同於傳統的中央處理單元（CPU）或圖形處理單元（GPU），它利用量子力學的特性來執行計算，有望在特定問題上實現指數級的運算加速。

與傳統位元只能表示 0 或 1 不同，量子位元（qubit） 可同時處於 0 與 1 的狀態，大幅提升資料處理效率。QPU 則負責控制 qubit 的運作、執行量子邏輯閘操作、讀取量子態結果，並搭配低溫冷卻與精密電子控制系統以確保 qubit 的穩定性與精確性。

QPU的主要特點包括：

‧ 量子疊加（Superposition）：一個量子位可以同時表示多種狀態。

‧ 量子糾纏（Entanglement）：多個量子位之間存在強關聯性，改變一個量子位會立即影響其他量子位。

‧ 量子干涉（Interference）：透過調整量子態的相位，增強正確答案的機率，同時抑制錯誤答案。

這些特性使QPU能夠在特定任務（如因數分解、最佳化問題、量子模擬等）上遠超傳統電腦的計算能力。

【欲閱讀更豐富的內容，請參閱2025.07(第404期)量子運算蓄勢待發CTIMES出版中心】

2025.07(第404期)量子運算蓄勢待發