日本政府支持的科研機構將與NVIDIA合作建造一台混合超級電腦，為研究人員與企業提供量子運算能力。此為日本國家量子運算計畫的一部分。日媒2024年4月21日報導，日本產業技術綜合研究所（National Institute of Advanced Industrial Science，AIST）正在建構名為「ABCI-Q」的量子人工智慧混合雲系統。輝達已供應GPU給ABCI-Q，同時也將透過雲端服務提供量子運算軟體，該系統最快將於2025財年開始啟用並收取費用。
AIST預期應用範圍包括藥物研發與物流運輸優化，譬如，該系統可幫助物流公司決定最佳航運路線，或是協助載運最大量貨物，以及協助多站停留的卡車找出距離最短與最低碳排量的路線。研究人員可以透過雲端系統輸入問題並從此電腦取得回應，AIST希望透過向民間部門開放系統的方式，能夠進一步推進量子計算技術發展。
除了日本之外，Nvidia與德國及英國研究實驗室在量子運算方面早有合作，但極少涉及到軟體等更廣泛的領域。雖然量子電腦能夠解決傳統電腦無法處理的問題，但只要周圍環境出現輕微變化，都可能令系統出錯。將量子電腦與超級運算能力結合有助於解決此問題，讓系統更容易處理複雜的運算問題。Nvidia高效能運算與量子運算部門主管科斯塔（Tim Costa）先前指出：「研究人員需要高效能模擬來解決量子運算裡最困難的問題，輝達開源CUDA-Q量子運算平台與H100晶片能夠加速並推進量子整合超級運算的發展。」[9]
Nvidia不只是全球最火熱的廠商，如今更從AI跨足至量子科技，後續效應仍有待觀察，不過可以確定的是Nvidia立足於AI發展的浪潮之巔，此為百年難預之機遇。由於Everything is AI，Nvidia將在各個產業看到其身影。
因此，富士通涉足受到量子啟發的數位退火（Digital annealing）領域，並在這個至今仍鮮為人知的領域，獲得很大進展。富士通所開發的數位退火機，是量子啟發技術的核心所在，此與一般量子電腦需要在極低溫環境中運作不同，數位退火技術可以在室溫下運作，此令富士通在這個由低溫量子電腦主導的領域，顯得與眾不同。
[20231011] 富士通量子退火
在加拿大新創企業D-Wave於2011年做出第一台量子退火系統後，可以透過傳統的資訊通訊技術，達成類似的結果。因此使用『受到量子啟發的』的名詞。
然而，富士通早在2018年，就已經將技術商用化，2022年推出的第四代系統，採用一顆大型退火核心，速度比第三代數位退火系統快10倍之多，如今持續投入數位退火技術的開發，並將率先推出第五代產品。
實際應用的富士通數位退火技術三大關鍵領域：製造、物流以及金融。在製造領域，數位退火機被應用於生產排程與材料資訊學，其中包括藥物研發。物流方面，能夠協助進行運輸與庫存管理的最佳化調整。金融方面，則被使用於投資組合最佳化與風險管理上。
實際應用的富士通數位退火技術三大關鍵領域：製造、物流以及金融。在製造領域，數位退火機被應用於生產排程與材料資訊學，其中包括藥物研發。物流方面，能夠協助進行運輸與庫存管理的最佳化調整。金融方面，則被使用於投資組合最佳化與風險管理上。
雖然富士通宣稱對於量子退火有很大進展，但是實際上仍不懂這是什麼技術，這為何可應用於製造、物流、與金融方面？這仍需後續觀察。
台灣量子科學實力展現，清大物理統籌計劃
台灣擁有自己的研究成果，值得賀彩，量子加密是關鍵資安技術。清華大學物理系副教授褚志崧在2023年五月清華大學展示如何產生量子金鑰，如何透過光纖傳輸有量子加密機制的端對端語音通話。中華電信執行副總經理林榮賜表示，目前正投入全光網路（All Optical Network； AON）相關研發計畫，未來能與清大團隊進一步合作。清大研究團隊未來將與中華電信合作，延長量子通訊距離，並擴大多點量子通訊。將現在的量子加密通訊星狀網路（10公里以內）技術，延伸成跨縣市（10公里以上）的量子通訊技術，以利後續投入實際應用[6]。中華電信執行副總林榮賜說，2023年第一步先從新竹市到新竹縣，克服實際場域會遇到的問題後，接著擴大到北中南的串連[8]。
用戶之間的量子金鑰傳輸機制，是由用戶A與用戶B分別向中央機房進行量子通訊並取得金鑰，如A用戶的金鑰是01101…，B用戶的金鑰是 11011…，機房告知兩組金鑰之間的差異檢驗結果為XOXXO…(第一個錯，第二個對，第三個錯…)，A用戶依此進行修正，即可開始加密通訊。
為簡化量子加密系統的操作，清華團隊並採用時間編碼的「弱同調態」技術，是以較簡易的衰減雷射脈衝來取代量子光源，大幅提升量子金鑰產率，提升傳輸速度。
這項技術可望全面應用於金融財務、電子商務、個資傳遞及國防通訊上，全面提升網路通訊的安全性[7]。
量子晶片下單爭議
量子計畫和過去學術研究計畫有很大的不同，因為政府認為，量子科技產業連結和社會應用很重要，但量子科技不容易懂，學界要和產業、社會就量子科技做溝通卻很困難。
廠商在問，產業參與量子科研的意義在哪裡？其實政府推動的目的就是希望廠商能把具體的應用告訴學界，提醒學術團隊可以怎麼與產業配合，做出可以用的量子電腦。而量子國家隊其實都是挑選台灣強項，政府在做政策決定之前，國科會工程處和自然處有長達1年以上的時間與學界密切溝通，學界參與量子計畫目的就是要努力做出產業界能承接的技術。
量子系統推動小組召集人、清華大學物理系教授果尚志表示，這項計畫的終極目標不是和IBM、Google比較，也不是要發論文或爭取諾貝爾獎，而是要做出可用的量子電腦。現在很多國家都投入量子電腦研究，因為量子電腦可能帶來顛覆性的改變。
台灣投入量子科技的資金不多，量子科研做得也不夠早，但台灣已有利基，可掌握到戰略地位。除了學界，工研院、國研院也加入，希望產業界進來，提早知道量子電腦未來的發展，以及台灣究竟可以做哪些技術布局。
出席台灣通用量子電腦技術論壇的學者，主要分享團隊在量子放大器、位元設計與製作、低溫電子電路系統、量子材料、週邊控制電路與整合等技術。對於超導、離子阱、矽基、光子，哪一個平台最有可能成為主流？學界認為各有優缺點，學界的研究也正在探索，希望提高同調時間、維持量子位元的品質。
陽明交大電子所教授李佩雯表示，有些廠商對量子很陌生，因此不敢參與。但她合作的日月光、致茂等公司，認為量子電腦的目標雖然很高，但只要有目標，就算最終沒有達成，至少對公司而言技術有往前進步，這就是廠商想要的。
行政院2021年宣布，要以5年新台幣80億元的經費支持量子科技研究，使台灣能挾半導體、資通產業之既有優勢，制定量子系統規格、整合並培養研究團隊，建構台灣量子電腦與量子通訊系統。
這次研究的重要性，在於解決量子電腦目前實用上的最大難題，以熱雜訊為首的計算誤差，這方法在理論上已經有解，增加量子位元數進行驗算即可；但據日本經濟新聞(Nikkei)報導，目前量子電腦最多只有127量子位元，驗算需要超過1.27萬個量子位元，技術進度不到目標的1%，實務上根本不可行。
東京大學研究團隊以既有矽晶片電腦修正量子運算誤差，透過實驗證明發展的新演算法，降階集中變分量子特徵計算(Reduced Multi-state Contracted Variational Quantum Eigensolver；RMC-VQE)，能正確排除雜訊而預測分子狀態，在材料研發領域可用。
日本並非最早投入量子運算混合技術的國家：美國亞馬遜AWS早已投入相關研究，並於2021年12月於AWS中追加量子運算混合技術雲端服務；NVIDIA也在2022年7月公布自己的量子運算混合技術平台QODA。
但在2021年山內研究室合作團隊公布首次的量子電腦預測分子震動能階研究之前，全球沒有任何單位進行材料相關的量子運算誤差修正研究，2022年成功的誤差修正結果，讓日本政府提倡的量子電腦材料研發應用，首度具有可行性。
日本量子電腦研發目前強調針對自有利基應用，特別是日本仍具產業優勢的材料領域；另外，如何從現有矽晶片電腦過渡到量子電腦，以及搶先開發應用程式，也是關鍵。這次證實材料研發用量子傳統運算混合技術可行性的研究，便成為日本量子技術的新里程碑。
Mounier表示，光子技術在量子運算上的應用令人期待，也是目前一個很活躍的研發領域。利用以CMOS技術製造的矽光子元件，能縮小光學電路規模，此外因為光子能在室溫下運作，也提供了在處理方面的優勢，可以利用矽晶片技術進行設計與製造矽光子晶片。
「光子與矽光子能被用來操控離子以實現量子運算；」Mounier表示：「有數個進行中的研究專案，是利用以雷射操控的離子量子位元來實現量子運算。舉例來說，美國業者IonQ與杜克大學量子中心(Duke Quantum Center)，已經實現了利用32個離子的量子運算。為了縮減量子電腦的尺寸，可能會利用整合於單晶片的雷射以及光子元件。」
「美國麻省理工學院林肯實驗室(MIT Lincoln Laboratory)進行了這類實驗，展示利用矽光子操控個別離子；」他進一步指出：「IonQ計劃在2023年使用矽光子支援離子位元量子運算，所以很多公司都在利用光子量子位元，包括QuiX (荷蘭)、Xanadu與PsiQuantum (美國)。」
「PsiQuantum與GlobalFoundries宣布結盟，打造全球第一家完整規格的商用量子電腦；兩家公司現在正在製造矽光子與電子晶片，將作為該Q1系統的基礎。那會是PsiQuantum的技術藍圖中的第一個系統里程碑，將提供擁有100萬個量子位元的商用量子電腦。
[1][2022-06-24]量子國家隊搶時效 向科技部爭取比照射月計畫
量子加密技術是運用量子力學的「測不準原理」，量子兩兩成對，只要想要竊聽A，破壞了它的同調性，B就隨之改變，因此無論花再多的時間計算也無法破解，可達到永久加密的目標。
由褚志崧副教授領軍的研究團隊，約11年(2012年)前開始投入量子光源研究，與清華前瞻量子科技研究中心2019年即利用自製的「單光子光源」建立量子加密通訊網路雛型，成功展示點對點的通訊，「這些光可帶有訊息跟資料，無法被外人複製」。如今更成功將量子通訊速度提升100倍，並採用星狀網路有效連結多個用戶端點，成功打造台灣第一個量子加密通訊網路，保障通話及資料、影片傳輸的安全性。
由褚志崧副教授領軍的研究團隊，約11年(2012年)前開始投入量子光源研究，與清華前瞻量子科技研究中心2019年即利用自製的「單光子光源」建立量子加密通訊網路雛型，成功展示點對點的通訊，「這些光可帶有訊息跟資料，無法被外人複製」。如今更成功將量子通訊速度提升100倍，並採用星狀網路有效連結多個用戶端點，成功打造台灣第一個量子加密通訊網路，保障通話及資料、影片傳輸的安全性。
用戶之間的量子金鑰傳輸機制，是由用戶A與用戶B分別向中央機房進行量子通訊並取得金鑰，如A用戶的金鑰是01101…，B用戶的金鑰是 11011…，機房告知兩組金鑰之間的差異檢驗結果為XOXXO…(第一個錯，第二個對，第三個錯…)，A用戶依此進行修正，即可開始加密通訊。
為簡化量子加密系統的操作，清華團隊並採用時間編碼的「弱同調態」技術，是以較簡易的衰減雷射脈衝來取代量子光源，大幅提升量子金鑰產率，提升傳輸速度。
這項技術可望全面應用於金融財務、電子商務、個資傳遞及國防通訊上，全面提升網路通訊的安全性[7]。
此外，國家量子系統推動小組召集人、清華大學物理系教授果尚志表示，這項計畫的終極目標不是和IBM、Google比較，也不是要發論文或爭取諾貝爾獎，而是要做出可用的量子電腦。表達合作意願的公司有鴻海、台塑、日月光、聯發科、聯電、中華電、致茂、閎康、聯亞、祥茂光電、大江生醫、新思科技(Synopsys)、羅德史瓦茲(Rohde&Schwarz)、富士通(Fujitsu)、陵研科技、量源光電、龍彩、一元素、極星光、南方科技等[4][20230505]。
中國量子科學發展全球領先，真假待查
透過全球量子專利分析的布局，中國無疑是遙遙領先者[5]。不過有專利是一回事，真正有實際的成果才是見真章的時刻。況且中國人好大喜功、說謊成性，這也並非一兩天之事。早期就曾經買國外的晶片，偽造宣稱中國有自製晶片的能力，後來被人發現只是將晶片上的mark去除罷了。不過以中國的人口研究而言，研究量子力學有一定規模是肯定無誤。
回到台灣對於量子技術的發展，做基礎研究肯定需要政府持續補助輔導。但是說到台灣發展量子產業夢，這畢竟還太遠、不切實際。[20221201]
量子研究應基於台灣強項上，而不是一昧國際跟風
台灣的量子研究又往新的局勢發展，近期政府邀請產業界一起進來量子團隊，希望給學研單位能夠有明確的目標，以利產學合作[4]。政府立意是良好，不過和國外發展量子力學程度似乎是相反。國外的廠商發展量子研究積極將量子商品化，這一冷一熱之間似乎也看出視野的不同。
台灣可能還是需要好好發展自己本業半導體為主。預期台灣產業不會有什麼積極動作，回到一句老話，台灣的強項在半導體與IC設計產業。應該要將其能量布於光領域、車領域、AI領域等。當所有時機成熟後，才能有所餘力投入量子。台灣是小國，更應該集中資源。[20220825]
日本量子新應用完成二氧化碳分子震動預測，反觀台灣?
日本利用量子混合技術完成二氧化碳分子的震動能量預測[3]，我想這部份很多人都看不懂是什麼東西，只知道日本材料發展先進並且使用量子技術，這篇文章只能和你說趨勢，並沒有任何其它價值，真的想要了解必須先由Paper、理論、實驗，多方進行才能有所得。不過怎麼沒有看到台交清成等台灣研究有什麼量子研究的發展，這是好事也是壞事。可能好在專心研究，也可能壞在完全沒研究。[20220815]
台灣的量子皮毛之夢?
量子夢，我想這應該是很多人的夢想，從學生時期就常常聽說量子理論神奇的地方，但是個人認為就算是大學物理系畢業的學生，能了解量子力學的人可能也不多，這無非是太過於抽象、不實際。但是這確實是一個未來的趨勢[2]。
台灣產業在這方面有何對策呢?這句話可能說得太早?就台灣研究機構對此研究，可能也太少，大部分也只是僅於教科書理解，用指月之指能學到什麼呢?只不過是一堆皮毛罷了![20220814]
對於台灣發展量子，個人是抱持比較悲觀的想法，主要和國人的觀念有關，學術基礎研究在台灣不被重視，這是眾所皆知的事情，大家都偏向於應用面。所以台灣對於量子技術的發展，個人是覺得再炒話題而已。如今看到台灣量子下單的新聞時[1]，更是有點啼笑皆非，什麼時候連下單這類事情，都變成重要議題，需要台積電看新聞才能處理，國家應該把納稅人的錢用在刀口處，而不是樣樣都想要，最後可能是樣樣都得不到。[20220705]
Reference:
[9][20240422]輝達助日本 建造混合量子超級電腦
Key：
- 日本產業技術綜合研究所（National Institute of Advanced Industrial Science，AIST）正在建構名為「ABCI-Q」的量子人工智慧混合雲系統。Nvidia已供應GPU給ABCI-Q，同時也將透過雲端服務提供量子運算軟體，該系統最快將於2025財年開始啟用並收取費用。
- 10km是關鍵：量子加密通訊星狀網路（10公里以內）技術，延伸成跨縣市（10公里以上）的量子通訊技術
- 量子理論關鍵原理[2]
- 疊加(superposition，粒子同時處於不同狀態的能力)
- 糾纏(entanglement，粒子之間即使距離很遠仍能相互關聯的能力)
- 干涉(interference，粒子相互放大或抵消的能力)
- 數位退火（Digital annealing）：與一般量子電腦需要在極低溫環境中運作不同，數位退火技術可以在室溫下運作
[9][20240422]輝達助日本 建造混合量子超級電腦
[8][20230504]被竊聽即刻警示 清大打造全台首個「量子加密網路」 =>有圖可參考
[7][20230505]清華大學打造台灣第一個量子加密通訊網路
[6][20230504]清大發布量子通訊成果 中華電信爭取擴大合作
[5][20221201]量子技術成熟近在眼前 專利布局誰先卡位
美國汽車工程師協會(SAE International)依據汽車自動駕駛能力的成熟度，列出6個等級。同樣的，對未來具大影響力的量子電腦依成熟度也有4個等級，到目前為止，雖然還沒有任何一家公司或政府研究單位能達到第四級，然而從科技發展的進展來看一定會達到，只是時間早晚的問題。諾貝爾物理獎2022年頒給量子物理的研究者之後，更加證明量子計算是無法阻擋的趨勢。
量子科技已是後摩爾定律世代最關鍵的領域之一。近期歐洲提出「量子旗艦計畫」，會有7個國家共同合作打造Rydberg量子處理器。另外由QuTech主導成立的量子網路聯盟(Quantum Internet Alliance；QIA)亦提出7年的研發計畫，要建置歐洲量子網路原型和生態系。2022年11月歐洲量子軟體研究院(EuropeanQuantum Software Institute；EQSI)已宣布將致力和產業界、硬體廠商合作，投入量子軟體和演算法創新。
世界經濟論壇(World Economic Forum) 2022年9月曾發布「量子運算現狀：建構量子經濟」的洞察報告。以政府對量子運算科技的投入為例，中國的規模是全球最大，高達153億美元，是整個歐盟72億美元的2倍以上，更遠遠超過美國的19億美元和日本的18億美元。
而從量子專利布局來看，美國在量子計算方面具有領先優勢，中國則以量子通訊最為突出，法國則在軍事與國防相關的量子感測方面著力最深。台灣的量子科技主要還在學術研究階段，論文數量在穩定成長中，但申請專利和量子新創公司的數量則未有進展。
台灣量子技術發展進度
量子電腦的量子效應可以探索以前無法研究的領域或無法計算的問題。目前國際上把量子電腦成熟度分成4級：Level 1是先做出量子位元；Level 2是要能控制量子位元；Level 3是可以在計算中除錯，或做到可容許錯誤的計算，亦即雜訊中等規模量子電腦(NISQ)。Level 4則需具備Level 1到Level 3的長同調性、高控制精度、高保真度(Fidelity)，還要能具有擴展性。
目前台灣中研院物理研究所陳啟東等人做的超導量子位元(Superconducting Qubit)、鴻海研究院林俊達的離子阱(Tapped Ion)量子都算是第三級；至於學界在做的中性原子(Neutral Atoms)、氮空位(Nitrogen-Vacancy)屬第二級。更有學者是投入Level 1的探索，主要是物理研究所的教授投入馬約拉納(Majorana)量子位元、能穩定且容錯的拓樸(Topological State)量子電腦等研究。
學界發現，當拓樸材料與超導體結合時，會產生一特殊准粒子，稱為馬約拉納束縛態(Majorana Boundstate)，此准粒子有著非對易性(Non-Commutative)的交換統計特性，並有作為拓樸量子計算之潛力。探索能為馬約拉納費米子(Majorana Fermions)和量子超導元件帶來重要進展的新穎拓撲三重態超導體是台灣的研究重點之一。如果成功，有可能改變量子電腦與計算元件開發的遊戲規則，扮演舉足輕重的地位。
諾貝爾獎頒給量子科技研究者，更讓相關研究的士氣大振，台灣學界探索的題目包括研究1種基於超輻射的新型量子記憶體，提升光記憶體的頻寬至GHz量級。也有團隊要開發積體化光量子晶片及後端量子資訊處理系統，用於產生高速、多通道、可攜式保真隨機亂數訊號源模組，以期未來可應用於室溫、常壓下操作的光量子訊號處理。
此外，中研院團隊也致力於建立台灣第一套中性原子平台的量子電腦，其目標是64個量子位元，成為台灣最高的量子計算系統，後續還要提升其量子位元數至約200個，並模擬量子自旋磁性及拓樸自旋流體等理論，以超越現有超級電腦計算能力。在研發過程中會用到的高速多頻道光電控制系統、雷射頻率鎖定於微光梳系統、以及冷原子捕捉與光阱陣列晶片化等技術，都有產業化與商品化的潛力。
量子技術，下一個中美科技戰戰場？
2019 年Google在《自然》(Nature)期刊發布了利用53個量子位元、並且僅花了200秒解決目前尖端超級電腦需要約1萬年才能計算出來的問題後，許多人開始思考，量子科技會不會進入生活？如果要能實際應用，必須走出實驗室進行產業化，要產業化就必須有標準，而真正進入到商業應用領域，量子的專利也不可或缺。台灣學研界的量子研究成果如果只是做出元件而非系統，未來要如何快速與產業界的需求做對接和整合，才是當前最大的挑戰。
經濟部智慧財產局使用Derwent Innovation專利資料庫檢索2020年12月31日前公開的全世界專利資料，於2022年7月發布2份有關量子專利的研究。結果發現，量子計算專利申請量前兩大為美國及中國，第三至第十依序為：世界智慧財產權組織(WIPO)、日本、歐洲、南韓、澳洲、加拿大、德國以及台灣。廠商選在美國和中國申請量子專利，就知道這兩大市場未來的量子電腦必定會蓬勃發展，中美之間專利防衛戰也可能一觸即發。
台灣量子產業發展策略
在量子計算專利申請量方面，美國IBM、英特爾(Intel)、Google最具影響力，中國則急起直追。若單從專利布局來看，美國企業將會是量子電腦的領先者。台灣如果要進入量子計算領域，與美國專利布局領先者合作應該是不得不的選擇。因為不論美國或中國，量子專利布局已遙遙領先他國家，台廠若欲切入量子計算技術市場，一定有專利侵權的風險和專利迴避問題。再不然就是期待台灣學界能另闢蹊徑，研發出不同於現有量子電腦模型及通用量子技術之架構。但如果學界因設備、資源和人力限制只能做元件，做不出系統，對廠商而言，可能不具備技轉的價值，因為廠商接手後的後續成本和風險極大。
目前較可行的方案是台廠選擇美國和中國的客戶，協助投入量子位元製備、電路處理、位元控制或狀態測量之關鍵零組件，以優化量子計算效能，在供應鏈上找到自己的定位。如果是光量子電腦，目前中國的專利最多，台廠可以找到和中國量子電腦公司合作或成為供應鏈的機會，例如合肥本源量子以及如般量子科技等公司。
量子通訊技術現況
如果談到量子通訊，在世界前十大量子通訊專利申請人中，中國就佔了7個。專利數量最多者是科大國盾量子、第二是中國電子科技集團、第三是如般量子科技。其他如中國的國家電網公司、安徽問天量子科技也極具影響力。毫無疑問，中國在量子通訊領域已是遙遙領先包括美國在內的世界各國。甚至可以說，中國已經是量子通訊的標準制定主導者。包括通訊協議規則的設計以及通訊網路建構技術，目前沒有國家能超越中國。
台廠和中國資通訊產業有密切的垂直分工關係，未來在量子通訊的發展上，不僅台灣沒有話語權，就連美國、日本、歐洲也沒有。但台灣沒有量子通訊的基礎，不代表台灣沒有介入的可能。因為量子通訊設備還是有成熟度、可靠度、資料傳輸安全性等各方面的工程問題要解決，有沒有可能會像5G ORAN、Starlink一樣有用得到台廠的地方，其實也很難說。就看台廠和中國量子通訊大公司怎麼談。
從合作專利分類(Cooperative Patent Classification；CPC)來看，量子通訊佔比最高的分類號為量子密碼，佔 39%；次高為光量子通訊，佔 25%；第三高為量子密鑰篩選或編碼的細節，佔21%。從CPC分類的專利數量比例中可看出，量子通訊技術的研發著重於傳輸過程中，如何利用量子密鑰分發技術確保密鑰分配的安全性、穩定性。
量子感測技術現況
至於在量子感測方面如量子磁力計、量子重力計、量子導航、量子雷達等，其精確度可從傳統陀螺儀中24小時航行時誤差為2公里、提高到航行數個月內只會誤差100公尺。若用其取代傳統陀螺儀的導航技術，量子導航的精準度將能夠使潛艇航行更加安全。從專利申請人來看，法國原子能和替代能源委員會(French Alternative Energies and Atomic Energy Commission)排第一；其二是中國的北京航空航天大學；第三是日本三菱電機(Mitsubishi Electric)，美國洛克希德(Lockheed)則排在後面。由於量子感測主要用於軍事用途、油氣探測、地震火山活動監測等，台廠在工控、航太有產品線的公司，或許也有機會可爭取到代工訂單。
相對於中國、美國在量子專利的積極布局，台灣不但量子相關專利極少，甚至連產業鏈都沒有，著實令人捏一把冷汗。但美國標準局(NIST)的後量子密碼學標準化競賽中，台灣中研院是有參與的。這表示台灣在量子科學方面，仍有一定的實力。
如果政府「5年80億元」支持的「量子國家隊」無法參與量子電腦、量子通訊、量子感測的標準制定，專利數量上也看不到美國和中國的車尾燈，更無法研發出不同於現有量子電腦模型及通用量子技術之架構。至少應該培育產業界可用的量子科研人才，顯著提高台灣廠商未來進入國際量子產業鏈的機會。這或許也是評估台灣量子科研成功與否的另類指標。
量子科技已是後摩爾定律世代最關鍵的領域之一。近期歐洲提出「量子旗艦計畫」，會有7個國家共同合作打造Rydberg量子處理器。另外由QuTech主導成立的量子網路聯盟(Quantum Internet Alliance；QIA)亦提出7年的研發計畫，要建置歐洲量子網路原型和生態系。2022年11月歐洲量子軟體研究院(EuropeanQuantum Software Institute；EQSI)已宣布將致力和產業界、硬體廠商合作，投入量子軟體和演算法創新。
世界經濟論壇(World Economic Forum) 2022年9月曾發布「量子運算現狀：建構量子經濟」的洞察報告。以政府對量子運算科技的投入為例，中國的規模是全球最大，高達153億美元，是整個歐盟72億美元的2倍以上，更遠遠超過美國的19億美元和日本的18億美元。
而從量子專利布局來看，美國在量子計算方面具有領先優勢，中國則以量子通訊最為突出，法國則在軍事與國防相關的量子感測方面著力最深。台灣的量子科技主要還在學術研究階段，論文數量在穩定成長中，但申請專利和量子新創公司的數量則未有進展。
台灣量子技術發展進度
量子電腦的量子效應可以探索以前無法研究的領域或無法計算的問題。目前國際上把量子電腦成熟度分成4級：Level 1是先做出量子位元；Level 2是要能控制量子位元；Level 3是可以在計算中除錯，或做到可容許錯誤的計算，亦即雜訊中等規模量子電腦(NISQ)。Level 4則需具備Level 1到Level 3的長同調性、高控制精度、高保真度(Fidelity)，還要能具有擴展性。
目前台灣中研院物理研究所陳啟東等人做的超導量子位元(Superconducting Qubit)、鴻海研究院林俊達的離子阱(Tapped Ion)量子都算是第三級；至於學界在做的中性原子(Neutral Atoms)、氮空位(Nitrogen-Vacancy)屬第二級。更有學者是投入Level 1的探索，主要是物理研究所的教授投入馬約拉納(Majorana)量子位元、能穩定且容錯的拓樸(Topological State)量子電腦等研究。
學界發現，當拓樸材料與超導體結合時，會產生一特殊准粒子，稱為馬約拉納束縛態(Majorana Boundstate)，此准粒子有著非對易性(Non-Commutative)的交換統計特性，並有作為拓樸量子計算之潛力。探索能為馬約拉納費米子(Majorana Fermions)和量子超導元件帶來重要進展的新穎拓撲三重態超導體是台灣的研究重點之一。如果成功，有可能改變量子電腦與計算元件開發的遊戲規則，扮演舉足輕重的地位。
諾貝爾獎頒給量子科技研究者，更讓相關研究的士氣大振，台灣學界探索的題目包括研究1種基於超輻射的新型量子記憶體，提升光記憶體的頻寬至GHz量級。也有團隊要開發積體化光量子晶片及後端量子資訊處理系統，用於產生高速、多通道、可攜式保真隨機亂數訊號源模組，以期未來可應用於室溫、常壓下操作的光量子訊號處理。
此外，中研院團隊也致力於建立台灣第一套中性原子平台的量子電腦，其目標是64個量子位元，成為台灣最高的量子計算系統，後續還要提升其量子位元數至約200個，並模擬量子自旋磁性及拓樸自旋流體等理論，以超越現有超級電腦計算能力。在研發過程中會用到的高速多頻道光電控制系統、雷射頻率鎖定於微光梳系統、以及冷原子捕捉與光阱陣列晶片化等技術，都有產業化與商品化的潛力。
量子技術，下一個中美科技戰戰場？
2019 年Google在《自然》(Nature)期刊發布了利用53個量子位元、並且僅花了200秒解決目前尖端超級電腦需要約1萬年才能計算出來的問題後，許多人開始思考，量子科技會不會進入生活？如果要能實際應用，必須走出實驗室進行產業化，要產業化就必須有標準，而真正進入到商業應用領域，量子的專利也不可或缺。台灣學研界的量子研究成果如果只是做出元件而非系統，未來要如何快速與產業界的需求做對接和整合，才是當前最大的挑戰。
經濟部智慧財產局使用Derwent Innovation專利資料庫檢索2020年12月31日前公開的全世界專利資料，於2022年7月發布2份有關量子專利的研究。結果發現，量子計算專利申請量前兩大為美國及中國，第三至第十依序為：世界智慧財產權組織(WIPO)、日本、歐洲、南韓、澳洲、加拿大、德國以及台灣。廠商選在美國和中國申請量子專利，就知道這兩大市場未來的量子電腦必定會蓬勃發展，中美之間專利防衛戰也可能一觸即發。
台灣量子產業發展策略
在量子計算專利申請量方面，美國IBM、英特爾(Intel)、Google最具影響力，中國則急起直追。若單從專利布局來看，美國企業將會是量子電腦的領先者。台灣如果要進入量子計算領域，與美國專利布局領先者合作應該是不得不的選擇。因為不論美國或中國，量子專利布局已遙遙領先他國家，台廠若欲切入量子計算技術市場，一定有專利侵權的風險和專利迴避問題。再不然就是期待台灣學界能另闢蹊徑，研發出不同於現有量子電腦模型及通用量子技術之架構。但如果學界因設備、資源和人力限制只能做元件，做不出系統，對廠商而言，可能不具備技轉的價值，因為廠商接手後的後續成本和風險極大。
目前較可行的方案是台廠選擇美國和中國的客戶，協助投入量子位元製備、電路處理、位元控制或狀態測量之關鍵零組件，以優化量子計算效能，在供應鏈上找到自己的定位。如果是光量子電腦，目前中國的專利最多，台廠可以找到和中國量子電腦公司合作或成為供應鏈的機會，例如合肥本源量子以及如般量子科技等公司。
量子通訊技術現況
如果談到量子通訊，在世界前十大量子通訊專利申請人中，中國就佔了7個。專利數量最多者是科大國盾量子、第二是中國電子科技集團、第三是如般量子科技。其他如中國的國家電網公司、安徽問天量子科技也極具影響力。毫無疑問，中國在量子通訊領域已是遙遙領先包括美國在內的世界各國。甚至可以說，中國已經是量子通訊的標準制定主導者。包括通訊協議規則的設計以及通訊網路建構技術，目前沒有國家能超越中國。
台廠和中國資通訊產業有密切的垂直分工關係，未來在量子通訊的發展上，不僅台灣沒有話語權，就連美國、日本、歐洲也沒有。但台灣沒有量子通訊的基礎，不代表台灣沒有介入的可能。因為量子通訊設備還是有成熟度、可靠度、資料傳輸安全性等各方面的工程問題要解決，有沒有可能會像5G ORAN、Starlink一樣有用得到台廠的地方，其實也很難說。就看台廠和中國量子通訊大公司怎麼談。
從合作專利分類(Cooperative Patent Classification；CPC)來看，量子通訊佔比最高的分類號為量子密碼，佔 39%；次高為光量子通訊，佔 25%；第三高為量子密鑰篩選或編碼的細節，佔21%。從CPC分類的專利數量比例中可看出，量子通訊技術的研發著重於傳輸過程中，如何利用量子密鑰分發技術確保密鑰分配的安全性、穩定性。
量子感測技術現況
至於在量子感測方面如量子磁力計、量子重力計、量子導航、量子雷達等，其精確度可從傳統陀螺儀中24小時航行時誤差為2公里、提高到航行數個月內只會誤差100公尺。若用其取代傳統陀螺儀的導航技術，量子導航的精準度將能夠使潛艇航行更加安全。從專利申請人來看，法國原子能和替代能源委員會(French Alternative Energies and Atomic Energy Commission)排第一；其二是中國的北京航空航天大學；第三是日本三菱電機(Mitsubishi Electric)，美國洛克希德(Lockheed)則排在後面。由於量子感測主要用於軍事用途、油氣探測、地震火山活動監測等，台廠在工控、航太有產品線的公司，或許也有機會可爭取到代工訂單。
相對於中國、美國在量子專利的積極布局，台灣不但量子相關專利極少，甚至連產業鏈都沒有，著實令人捏一把冷汗。但美國標準局(NIST)的後量子密碼學標準化競賽中，台灣中研院是有參與的。這表示台灣在量子科學方面，仍有一定的實力。
如果政府「5年80億元」支持的「量子國家隊」無法參與量子電腦、量子通訊、量子感測的標準制定，專利數量上也看不到美國和中國的車尾燈，更無法研發出不同於現有量子電腦模型及通用量子技術之架構。至少應該培育產業界可用的量子科研人才，顯著提高台灣廠商未來進入國際量子產業鏈的機會。這或許也是評估台灣量子科研成功與否的另類指標。
[4][20220825]量子科技產業平台揭牌 致力催生台灣量子產業
行政院決定推動量子國家隊之後，包括量子電腦、光量子技術和量子軟體，合計17個團隊正執行相關研究計畫，甚至在補助經費彈性上可比照半導體射月計畫。國家科學及技術委員會24日舉行量子科技產業平台揭牌儀式和通用量子電腦論壇。包括鴻海、緯創、聯發科、台塑、鈺創等廠商均派代表參與。量子計畫和過去學術研究計畫有很大的不同，因為政府認為，量子科技產業連結和社會應用很重要，但量子科技不容易懂，學界要和產業、社會就量子科技做溝通卻很困難。
廠商在問，產業參與量子科研的意義在哪裡？其實政府推動的目的就是希望廠商能把具體的應用告訴學界，提醒學術團隊可以怎麼與產業配合，做出可以用的量子電腦。而量子國家隊其實都是挑選台灣強項，政府在做政策決定之前，國科會工程處和自然處有長達1年以上的時間與學界密切溝通，學界參與量子計畫目的就是要努力做出產業界能承接的技術。
量子系統推動小組召集人、清華大學物理系教授果尚志表示，這項計畫的終極目標不是和IBM、Google比較，也不是要發論文或爭取諾貝爾獎，而是要做出可用的量子電腦。現在很多國家都投入量子電腦研究，因為量子電腦可能帶來顛覆性的改變。
台灣投入量子科技的資金不多，量子科研做得也不夠早，但台灣已有利基，可掌握到戰略地位。除了學界，工研院、國研院也加入，希望產業界進來，提早知道量子電腦未來的發展，以及台灣究竟可以做哪些技術布局。
出席台灣通用量子電腦技術論壇的學者，主要分享團隊在量子放大器、位元設計與製作、低溫電子電路系統、量子材料、週邊控制電路與整合等技術。對於超導、離子阱、矽基、光子，哪一個平台最有可能成為主流？學界認為各有優缺點，學界的研究也正在探索，希望提高同調時間、維持量子位元的品質。
陽明交大電子所教授李佩雯表示，有些廠商對量子很陌生，因此不敢參與。但她合作的日月光、致茂等公司，認為量子電腦的目標雖然很高，但只要有目標，就算最終沒有達成，至少對公司而言技術有往前進步，這就是廠商想要的。
行政院2021年宣布，要以5年新台幣80億元的經費支持量子科技研究，使台灣能挾半導體、資通產業之既有優勢，制定量子系統規格、整合並培養研究團隊，建構台灣量子電腦與量子通訊系統。
[3][20220815]加速量子電腦普及 日本跟進量子混合技術
日本東京大學(University of Tokyo)日前發表最新量子電腦應用成果，該校山內研究室與日本合成材料企業DIC合作，使用IBM設在日本的27位元超導量子電腦IBM Quantum System One，成功完成二氧化碳分子的震動能量預測，開創日本量子電腦應用新局。這次研究的重要性，在於解決量子電腦目前實用上的最大難題，以熱雜訊為首的計算誤差，這方法在理論上已經有解，增加量子位元數進行驗算即可；但據日本經濟新聞(Nikkei)報導，目前量子電腦最多只有127量子位元，驗算需要超過1.27萬個量子位元，技術進度不到目標的1%，實務上根本不可行。
東京大學研究團隊以既有矽晶片電腦修正量子運算誤差，透過實驗證明發展的新演算法，降階集中變分量子特徵計算(Reduced Multi-state Contracted Variational Quantum Eigensolver；RMC-VQE)，能正確排除雜訊而預測分子狀態，在材料研發領域可用。
日本並非最早投入量子運算混合技術的國家：美國亞馬遜AWS早已投入相關研究，並於2021年12月於AWS中追加量子運算混合技術雲端服務；NVIDIA也在2022年7月公布自己的量子運算混合技術平台QODA。
但在2021年山內研究室合作團隊公布首次的量子電腦預測分子震動能階研究之前，全球沒有任何單位進行材料相關的量子運算誤差修正研究，2022年成功的誤差修正結果，讓日本政府提倡的量子電腦材料研發應用，首度具有可行性。
日本量子電腦研發目前強調針對自有利基應用，特別是日本仍具產業優勢的材料領域；另外，如何從現有矽晶片電腦過渡到量子電腦，以及搶先開發應用程式，也是關鍵。這次證實材料研發用量子傳統運算混合技術可行性的研究，便成為日本量子技術的新里程碑。
[2][2022-08-11]淺談量子運算技術現況與未來發展前景
https://www.eettaiwan.com/20020811nt3x-current-status-and-next-in-quantum-computing/?utm_source=EETT%20Article%20Alert&utm_medium=Email&utm_campaign=2022-08-12
加拿大業者Xanadu在2022年6月份發表相關技術演進，展示了216個壓縮態(squeezed-state)量子位元，並可透過Xanadu自家的雲端平台以及Amazon Braket雲端服務為大眾提供其運算能力；」Mounier指出：「還有中國在2020年展示利用光子電腦的量子技術進展，Google則在2019年宣佈首次實現量子技術進展。
https://www.eettaiwan.com/20020811nt3x-current-status-and-next-in-quantum-computing/?utm_source=EETT%20Article%20Alert&utm_medium=Email&utm_campaign=2022-08-12
加拿大業者Xanadu在2022年6月份發表相關技術演進，展示了216個壓縮態(squeezed-state)量子位元，並可透過Xanadu自家的雲端平台以及Amazon Braket雲端服務為大眾提供其運算能力；」Mounier指出：「還有中國在2020年展示利用光子電腦的量子技術進展，Google則在2019年宣佈首次實現量子技術進展。
量子技術的最大挑戰在於降低「退相干」(decoherence)現象導致的錯誤率；所謂的退相干是量子系統與外部世界耦合導致的誤差；「隨著量子位元數量增加，退相干現象也會增加，這是量子電腦錯誤的主要來源。」
「光子與矽光子能被用來操控離子以實現量子運算；」Mounier表示：「有數個進行中的研究專案，是利用以雷射操控的離子量子位元來實現量子運算。舉例來說，美國業者IonQ與杜克大學量子中心(Duke Quantum Center)，已經實現了利用32個離子的量子運算。為了縮減量子電腦的尺寸，可能會利用整合於單晶片的雷射以及光子元件。」
「美國麻省理工學院林肯實驗室(MIT Lincoln Laboratory)進行了這類實驗，展示利用矽光子操控個別離子；」他進一步指出：「IonQ計劃在2023年使用矽光子支援離子位元量子運算，所以很多公司都在利用光子量子位元，包括QuiX (荷蘭)、Xanadu與PsiQuantum (美國)。」
「PsiQuantum與GlobalFoundries宣布結盟，打造全球第一家完整規格的商用量子電腦；兩家公司現在正在製造矽光子與電子晶片，將作為該Q1系統的基礎。那會是PsiQuantum的技術藍圖中的第一個系統里程碑，將提供擁有100萬個量子位元的商用量子電腦。
莊衍松／台北
量子國家隊搶時效 向科技部爭取比照射月計畫 (digitimes.com.tw)
英特爾(Intel)和荷蘭QuTech將合作大規模生產量子晶片，震撼業界和學界。台灣部分學界人士對於這項合作抱持懷疑的態度。另外也有知情人士表示，台灣的量子國家隊恐怕尚未具備荷蘭QuTech的能力，足以和台積電合作大規模生產量子晶片。但台灣量子團隊的電路設計下線有時間壓力是無可否認的事實。
台灣量子國家隊已面臨困境，包括製造量子點、量子位元、控制板和光子量子位元方面均遇到難題。原因之一可能是半導體製造商忙於趕訂單，無暇協助學界製造量子晶片。造成台灣量子國家隊無法進行測試與概念驗證。
對於晶圓代工廠因訂單塞爆，無暇協助學界製造量子晶片一事，科技部自然科學與永續研究發展司司長羅夢凡表示，目前行政院科技會報辦公室量子系統推動小組正在和國研院半導體研究中心(TSRI)協調，看有沒有更好的方式，滿足團隊的需求。
台灣量子國家隊之一的中央大學光電系教授陳彥宏表示，台灣廠商在量子科技的投入無法與英特爾相提並論，兩者硬要拿來做比較，對台廠而言並不公平。至於量子團隊下線的排程只是等待時間較長一些。學界可以先做其他的理論研究，並非沒有拿到晶片就無事可做。
陳彥宏指出，台灣晶圓代工業者和量子國家隊有簽NDA，但並沒有委託製造的合約，量子電路設計成果要下線主要都是靠法人機構如國研院半導體中心、工研院等協助。甚至有些晶圓代工大廠是義務幫忙。行政院科技會報辦公室量子系統推動小組執行長張文豪獲悉後，已著手調查目前量子國家隊遇到的狀況及統計未來在比利時微電子研究中心(Imec)和台積電的下線需求。
張文豪表示，台積電相關部門主管看到DIGITIMES相關報導後，有主動致電詢問該公司可以幫什麼忙。因為台積電的40奈米、28奈米產線本來就有提供學界、中小型公司做控制電路等實驗產品的下線Shuttle服務，不會因為商業產線爆滿就排擠掉Shuttle業務。
據張文豪初步了解，台灣量子國家隊主要會在Imec和台積電下線。透過國研院半導體中心(TSRI)再向台積電下線雖然收費低廉，但卻需要配合該中心整體的製作與審查時程，使量子團隊在研究進度控管上缺乏彈性。團隊若要自費向台積電下線，雖然可快速掌握時效，但計畫經費又難以負荷台積電高額的製作費用。
由於國際上量子科技發展進步快速，台灣也有落後的壓力，「國家隊」的表現更攸關國家的形象，不可輕忽。據了解，量子系統推動小組未來有可能向科技部爭取看是否能比照「半導體射月計畫」的專案額度補助做法，在高額補助下讓量子國家隊能以自費方式在台積電下線，爭取時效。對此，張文豪不願證實，謹表示會儘早向科技部報告相關情況與因應作為。
量子國家隊搶時效 向科技部爭取比照射月計畫 (digitimes.com.tw)
英特爾(Intel)和荷蘭QuTech將合作大規模生產量子晶片，震撼業界和學界。台灣部分學界人士對於這項合作抱持懷疑的態度。另外也有知情人士表示，台灣的量子國家隊恐怕尚未具備荷蘭QuTech的能力，足以和台積電合作大規模生產量子晶片。但台灣量子團隊的電路設計下線有時間壓力是無可否認的事實。
台灣量子國家隊已面臨困境，包括製造量子點、量子位元、控制板和光子量子位元方面均遇到難題。原因之一可能是半導體製造商忙於趕訂單，無暇協助學界製造量子晶片。造成台灣量子國家隊無法進行測試與概念驗證。
對於晶圓代工廠因訂單塞爆，無暇協助學界製造量子晶片一事，科技部自然科學與永續研究發展司司長羅夢凡表示，目前行政院科技會報辦公室量子系統推動小組正在和國研院半導體研究中心(TSRI)協調，看有沒有更好的方式，滿足團隊的需求。
台灣量子國家隊之一的中央大學光電系教授陳彥宏表示，台灣廠商在量子科技的投入無法與英特爾相提並論，兩者硬要拿來做比較，對台廠而言並不公平。至於量子團隊下線的排程只是等待時間較長一些。學界可以先做其他的理論研究，並非沒有拿到晶片就無事可做。
陳彥宏指出，台灣晶圓代工業者和量子國家隊有簽NDA，但並沒有委託製造的合約，量子電路設計成果要下線主要都是靠法人機構如國研院半導體中心、工研院等協助。甚至有些晶圓代工大廠是義務幫忙。行政院科技會報辦公室量子系統推動小組執行長張文豪獲悉後，已著手調查目前量子國家隊遇到的狀況及統計未來在比利時微電子研究中心(Imec)和台積電的下線需求。
張文豪表示，台積電相關部門主管看到DIGITIMES相關報導後，有主動致電詢問該公司可以幫什麼忙。因為台積電的40奈米、28奈米產線本來就有提供學界、中小型公司做控制電路等實驗產品的下線Shuttle服務，不會因為商業產線爆滿就排擠掉Shuttle業務。
據張文豪初步了解，台灣量子國家隊主要會在Imec和台積電下線。透過國研院半導體中心(TSRI)再向台積電下線雖然收費低廉，但卻需要配合該中心整體的製作與審查時程，使量子團隊在研究進度控管上缺乏彈性。團隊若要自費向台積電下線，雖然可快速掌握時效，但計畫經費又難以負荷台積電高額的製作費用。
由於國際上量子科技發展進步快速，台灣也有落後的壓力，「國家隊」的表現更攸關國家的形象，不可輕忽。據了解，量子系統推動小組未來有可能向科技部爭取看是否能比照「半導體射月計畫」的專案額度補助做法，在高額補助下讓量子國家隊能以自費方式在台積電下線，爭取時效。對此，張文豪不願證實，謹表示會儘早向科技部報告相關情況與因應作為。
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