臺灣大學物理學系特聘教授
中原大學量子資訊中心主任
台灣量子電腦暨資訊科技協會理事長 張慶瑞 NISQ時代
以量子位元驅動實務應用革命

量子科技正處在從科學研究跨入工程開發與產業應用的關鍵階段，針對企業界普遍觀望2027年可能成為其商業轉折點，必須從硬體成熟度來觀察。

目前量子科技由三大支柱支撐：發展最迅速且已邁入商用階段的是量子通訊；持續進展中並已於特定領域展現價值的則是量子感應器。至於最具全面性影響力、卻也最具技術挑戰的則是量子電腦。其潛力在於能顛覆傳統產業的運算邏輯，並解鎖自然界的深層奧祕；然而，由於量子位元極度脆弱且難以達成規模化控制，這已成為當代科技最難跨越的門檻之一。

我們正處在NISQ（喧囂中等規模量子）階段，特徵是量子位元帶有雜訊，且錯誤會累積。相較於物理學家追求「完美」，致力把單個位元的可靠度從99.99％提升到99.9999％或更高，但研發成本相當高昂，工程界走的是實用路徑，也就是嘗試組合現有不完美位元，尋找當前技術就能解決的問題，讓產品進入市場獲得回饋，使產業持續壯大。

在NISQ階段，量子電腦無法處理需要100％精確的數學或物理問題，研發重點因此轉向容錯率高、比古典電腦更有效率的應用空間。

例如，在生物製藥領域，量子電腦可協助在成千上萬的元素組合中尋找藥物，未必要找到「唯一最佳解」，只要能找到次佳、可用藥方，也具有極高研發價值；至於金融投資方面，量子電腦只要能在極短時間內產出穩定獲利組合，即使不是最高利潤，也能有商業優勢。

量子電腦和古典電腦若能彼此截長補短，還可發揮更大效益。

當運算問題的規模與複雜度超過一定程度，古典電腦便會因為計算量呈現爆炸性增長而無法處理，但量子電腦具備瞬間處理海量數據的能力，一旦兩者完美結合，就像是在精密的導航藍圖中裝上噴射引擎，讓企業在技術完全成熟前，能搶先解決製藥研發或金融風控等複雜難題。

為了使這種結合古典電腦與量子電腦特長的「量超融合」成為可能，不少技術應運而生，如：在海量組合中尋找最優解的量子演算法—量子退火或量子近似最佳化演算法，透過古典電腦不斷調整參數，引導量子電腦在雜訊干擾下找出正確答案，便是「量超融合」的典型設計。

然而，這種方法處理小規模問題不難，但要達到「企業級」應用，必須具備處理大規模數據的能力。

目前，國內學界已有研究運用此演算法，針對過去三十年的金融數據進行投資組合分析。研究發現，當投資組合超過20檔標的時，傳統電腦便難以進行即時風險控管，而量子演算法則能在歷史數據模擬中展現出比市場更高的獲利與更低風險，目前已有金融單位洽談實際投入資金測試，若量子計算能證明其穩定性，未來「自動化量子交易」就有機會成真。

此外，運用電子自旋特性來研發低功耗、高穩定硬體的自旋電子技術，能提供更節能、耐低溫的控制系統，幫助量子硬體與古典電腦高效整合運作，則是實現大規模量超融合的關鍵。

儘管，主流硬體尚未全面引入自旋電子技術，而且商業化成本偏高，但已有不少新創公司開始探索此路徑。

在此趨勢下，鴻海研究院量子計算研究所、離子阱實驗室也跨越地理限制，聘用不少頂尖的全球人才，在國際間具有競爭力。未來，建議與鴻海科技集團事業單位深度座談，使研究方向進一步貼近鴻海的商業戰略，就能把理論研究轉化為鴻海科技集團的競爭力。