【專題探索】美、中量子霸權競逐的楚河漢界：台灣發展量子產業的機會與挑戰
嚴昱如 (2024/04/10) 《台經月刊第47卷第4期》
目前各國的量子位元技術仍在早期發展階段，預計到2035年量子運算市場才會開始供應通用量子電腦。當量子電腦能夠執行傳統電腦無法完成，或需要大量時間完成的任務時，且難以被傳統電腦算法或硬體改進所超越，即實現了「量子霸權」或稱「量子優勢」。而在美中競爭下，率先生產通用量子電腦者將越過技術門檻，並先馳得點加速市場擴散，台灣應從先避害，再趨利的策略出發，加強與美國產業聯繫，擴大與志同道合國家企業的合作機會。
量子科技包含量子感測、通訊及運算，其中量子運算(Quantum Computing)最獲關注。量子運算可為特定問題提供指數級、超線性的速度，超越傳統電腦受限於順序及確定性的運算方式，因此量子電腦有機會比傳統電腦更有效率、準確且降低成本，而能為國家全面性提升競爭優勢。以政府投入發展量子科技經費統計，中國政府為全球最高的153億美元，美國為37億美元，台灣僅投入約三億美元。
量子運算以量子位元(Qubit)技術為核心，截至2023年全球僅有美國、加拿大、中國公司具備商用量子電腦出貨能力。比較美、中量子位元技術近年發展，美國在超導量子位元(Superconducting Qubits)技術由IBM維持領先，2022年達成433量子位元，中國本源量子2024年僅達到198 Qubit；俘獲離子(Trapped Ions)技術由中國華翊量子在2023年(37 Qubit)追上美國具代表性的Quantinuum公司(32 Qubit)；美國PsiQuantum公司的光子量子位元(Photonic Qubits)技術持續開發中，惟中國科學技術大學及北京玻色量子公司，皆已實現至少100 Qubit以上的光子量子電腦。關於其他量子位元技術，美國公司Atom Computing中性原子(Neutral Atoms)達到100 Qubit、Intel矽自旋量子(Silicon-based Quantum-dot qSpin Qubits)達到12 Qubit的量子電腦，但中國公司則尚未成功開發。
美國將中國積極邁向「量子霸權」(Quantum Supremacy)的科技競爭視為威脅，尤其量子加密、破解及量子電腦在軍事上的可能用途，對國家安全、資訊安全帶來不可預測的風險。2022年拜登總統限制半導體、高階人工智慧與超級運算晶片等出口中國，又於2023年發布海外投資限制的行政命令，限制美國投資中國之量子運算、先進半導體等可能構成國家安全風險的關鍵技術。隨美中科技戰與地緣政治威脅的升溫，台灣科技投資與貿易的取向，亦因循美國政策動向變化。
2021年我國科技部提出「新世代量子布局」，籌組量子國家隊，整合半導體製程、IC設計、封裝產業優勢，目標「使台灣成為量子電腦縮小與商用化的關鍵力量」；同年底，台美建立科技貿易暨投資合作架構(Technology Trade and Investment Collaboration Framework, TTIC Framework)，聚焦領域半導體、資安、通訊、能源與電動車領域之合作。由於量子運算技術對於台美TTIC聚焦領域將帶動巨大變革與創新應用的前景，本文期探討美國及我國量子運算產業發展，以發掘台美雙邊合作契機。
透過政策與法律全面支持，美國的量子運算產業呈現蓬勃發展，並致力於鞏固自身在量子資訊科學與技術領域的領導地位。由於美國產業價值鏈的參與者眾多，產業生態擴大成長，對全球量子運算的發展具有指標性影響力。
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