2025-11-24 08:20
量子電腦的基本單位為量子位元（qubits）。圖為Google量子晶片Willow。（資料照，取自Google官網）
在談量子科技之前，先回到最根本的問題：「量子科技它究竟在解決什麼問題？」如果用一句話概括，量子科技就是把量子力學的規則，轉換成新的資訊處理與量測工具，希望在某些特定問題上，突破傳統技術的「天花板」。而這個範圍不只包括大家最常聽到的量子電腦，還涵蓋量子通訊、量子感測以及為了面對量子時代而重新設計的資安技術。
傳統電腦世界的二位元制，資訊單位是bit，所有內容都是由0或1組成。而量子電腦的基本單位稱為量子位元（qubit），可以同時處在「0與1的疊加狀態」，並且與其他qubit產生「量子糾纏」，使多個qubit的行為緊密相關。安瑞科技董事長黃建喬形容道，qubit的疊加與糾纏，讓量子電腦得以「以傳統電腦無法達成的方式處理資訊」，實現接近指數成長的平行運算能力。
這樣的量子運算模式，特別適合處理某些結構明確、但維度極高的問題，例如複雜分子的能階計算、供應鏈或金融組合的組合最佳化、以及特定的機器學習演算法。需要注意的是，並非所有運算都會因此加速，但在「適合量子」的問題上，量子演算法理論上可以比傳統演算法快上數個數量級。
實務上，「量子科技」大致可以分為四個領域，彼此關聯但應用場景不同：
‧量子運算（Quantum Computing）
‧量子通訊／量子網路（Quantum Communication / Network）
‧量子感測（Quantum Sensing）
‧量子安全與後量子密碼（Quantum-safe / Post-quantum Cryptography）
下表整理出量子四大領域的核心概念與典型應用，方便讀者建立初步概念。
從使用者的角度來看，量子電腦不會取代日常生活中的筆電或手機。它比較像是放在資料中心或研究機構裡的「特殊算力設備」，只在特定情境下被使用。
現階段的量子電腦，多半透過雲端平台提供服務，企業與研究者寫好量子程式碼後，透過API把計算任務送到遠端量子處理器，然後再把輸出結果交給傳統伺服器分析。國泰期貨指出，量子計算雲平台未來很可能以「混合接取模式」為主流：平台商既有自研量子處理器，也接入其他供應商硬體，使用者透過同一平台即可呼叫不同架構的量子資源。
輝達（NVIDIA）則從另一個角度切入。在介紹NVQLink技術時，黃仁勳談到：「在不久後的將來，每部輝達GPU科學超級電腦都將採用混合式架構，與量子處理器緊密結合，以拓展運算的可能性。」他把NVQLink形容為連接量子與經典超級電腦的「羅塞塔石碑」，象徵未來的高階算力會是「GPU＋量子」的整合系統，而不是兩條平行宇宙。
這樣的混合模式也說明，量子科技的落地不會是某一天突然出現一台「萬能量子電腦」，而是漸進式地嵌入既有的雲端與超級運算環境，成為其中一種專用加速器。
量子科技對資訊安全最直接的衝擊，來自量子演算法對現行加密系統的理論威力。安瑞科技舉了兩個經典例子：一是Shor演算法，能在足夠大型的量子電腦上，在數小時內破解2048位元RSA加密；二是Grover演算法，能顯著縮短暴力破解對稱式加密所需時間。專家預測「5到10年內，量子電腦將能破解現今大多數加密系統」，這也是後量子密碼學（PQC）受到各國政府與金融機構高度關注的主因。
為了在量子時代維持資料安全，密碼學界正在設計與標準化新的演算法類型，例如晶格密碼、多變量二次方程密碼與雜湊簽章等，強調即使攻擊者擁有大型量子電腦，也難以在合理時間內破解。安瑞科技指出，不同PQC技術分別適合作為TLS／VPN加密、物聯網設備簽章或長期資料保存等用途，本質上是一場「在量子電腦尚未成熟之前，先把鎖換掉」的時間賽跑。
這樣的資安疑慮，也讓量子科技與區塊鏈、虛擬貨幣等議題產生連動。雖然距離實際威脅還有一段時間，但如何在公鏈與金融系統中導入具備量子防護能力的加密方案，已經開始被納入長期規畫。這將會後續報導中再進一步展開。
從投資與產業的眼光看，量子科技短期內不會成為主流營收來源，但它已經開始改寫「技術時間表」與「風險時間表」。一方面，量子運算為藥物開發、材料科學、金融工程等領域提供新的計算工具；另一方面，它也對現有加密與資安體系提出結構性挑戰。
投資法人普遍預估，量子相關市場規模到2030年左右可望達到數十億至百億美元，年複合成長率約三成，同時提醒真正的大規模商用仍需時間，從初步商業應用、中型容錯原型，到大型容錯量子電腦，可能要跨越一整個十年。
對讀者來說，現在開始理解量子科技並不代表要立刻投入相關投資，而是先把它視為「下一輪算力與資安結構變動」的關鍵關鍵字。在相關專題中看到量子運算、混合式超級電腦、後量子密碼、甚至主權量子計畫時，此篇文章提供的是一個可隨時回頭參照的基本地圖，讓本系列幾篇關於產業、投資、技術突破與地緣政治的討論，有一個共同的起點。
