量子運算可望對眾多領域帶來劇烈影響，從網路安全到金融，從供應鏈到製藥，從國防到天氣預測…而量子位元(qubits)面臨的挑戰是讓它們能越來越穩定，以最佳化其性能。

具備超過1,000個量子位元的平台可望在接下來幾年問世，包括IBM、Amazon、Microsoft等公司都在逐漸增加相關投資力道；廠商之間的競爭在於幾個方面：量子位元數量、可用連接埠的類型、量子位元之間的連結，還有錯誤率與運作溫度。

「大自然是由微小的粒子構成，包括原子、電子甚至更小的次原子(subatomic)粒子；」總部位於以色列的一家量子演算法開發平台軟體業者Classiq執行長暨共同創辦人Nir Minerbi表示：「這些粒子之間的互動與我們日常生活周遭看到的物體完全不同，量子技術就是仰賴這些微小粒子獨特、或者說有點奇怪的物理特性。」

根據Minerbi的說法，對量子運算有直接影響的量子理論關鍵原理，包括疊加(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)，以及干涉(interference，粒子相互放大或抵消的能力)。

研究機構Yole Group旗下的Yole Intelligence市場研究總監Eric Mounier表示，量子技術領域的研發仍然相當活躍，也將會持續如此，因為該技術在未來具備顯著的戰略意義。

「舉例來說，加拿大業者Xanadu在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。」

他補充，除了美國、印度(曾發表一個10億美元規模計畫)、日本與中國非常積極開發量子技術，歐洲的相關研發也很強，像是荷蘭的台夫特理工大學(Delft University)，法國研究機構CEA-Leti，都在開發可相容CMOS製程的量子技術。

「商用量子電腦已經問世，」Minerbi表示：「該類電腦以量子位元與量子邏輯閘(quantum gates)組成。有不同的技術被用來打造量子位元，因此也有不同種類的量子位元，像是超導量子位元、捕獲離子(trapped ion)量子位元、光子量子位元等等。有很多研究投入在改善量子位元與量子邏輯閘的品質，以及利用量子特性的軟體演算法，還有打造大規模量子電腦的方法。」

Mounier則指出，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。」

他表示：「必須擁有足夠的實體量子位元──至少要50個──才能讓量子運算能超越當前傳統電腦的實際限制；但很多專家相信，量子電腦會需要擁有至少100萬個量子位元，才能真正擁有商用價值。」

「量子電腦很容易受到外部環境以及製造過程瑕疵的影響，」Minerbi表示，「因此它們在能夠於數值敗壞之前保存多長時間這個方面是有限制的。業者在改善這種特性的同時，也正開發錯誤糾正的機制，好在錯誤發生時能偵測到並予以校正。」


本文列點如下:
● 令人期待的量子技術發展
● 電動交通與能源應用
● 量子運算未來願景
● 網路與量子運算之間的關係
● 結語