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主要國家於量子運算領域之投入概況

林姿伶/ 發布日期:2024/03/11/ 瀏覽次數:533

一、前言

量子運算展現出獨特的性能,具備比現有超級電腦更高的計算速度,能夠協助處理人工智慧、區塊鏈、網路安全等多項新興技術面臨的複雜問題,包含模擬、優化及分解。因此,被視為數位經濟的強大催化劑,有望引領運算領域的模式轉換。這一趨勢將為各種產業與技術帶來正面影響。

 

二、全球量子運算發展概況

量子研究正在快速擴展,許多國家意識到量子運算的重要性,積極投入龐大的研發資金,建立支援基礎設施的量子資料中心、量子測試平台,以實現對量子生態系統發展的快速追蹤。政府與企業之間的合作關係不斷增加,進一步加速量子運算的發展。下圖為主要國家於量子運算領域投入之概況,說明如下:

 

 

(一)美國
2019年至2021年,美國進行大規模的量子研究投資,投入約19.8億美元的資金在美國國家量子倡議法案(National Quantum Initiative Act,簡稱NQI法案)的執行,同時設立美國國家量子計畫。透過與政府機構、學術單位及私人企業的合作,加速量子技術研發,其目的在促進、投資量子資訊科學與技術發展,培育量子領域的技能人才。美國科學和技術政策辦公室(Office of Science and Technology Policy, OSTP)於2023年12月發布的美國國家量子計畫2024年財政預算追加報告(National Quantum Initiative Supplement to the President's FY 2024 Budget)中指出,2019年至2023年NQI法案的總投資金額達到39.4億美元1(包含2019年至2022年實際支出、2023年估計支出)。此外,北美地區近年成立許多量子技術聯盟與新創公司,包含量子經濟發展聯盟(Quantum Economic Development Consortium)、量子產業聯盟(Quantum Industry Consortium)、華盛頓都市量子網路研究聯盟(Washington Metropolitan Quantum Network Research Consortium),以及Rigetti Computer、IonQ、PsiQuantum新創公司等,藉以制定量子運算領域的標準和技能組合,確定市場與應用案例,在量子領域取得顯著進展。

(二)中國
中國在量子運算領域展現強大決心,2022年投資總額達153億美元2,與美國競爭激烈。2023年5月,中國科學院推出176量子位元的量子電腦「祖沖之」,並向全球使用者開放實驗,讓他們能夠體驗量子運算程式。同年第二季,中國科學技術大學成功研製出光子技術的量子電腦「九章」,該設備可應用於AI應用程式,且速度超越全球最強大的超級電腦。此外,中國在量子運算領域擁有眾多領先企業,包含華為、騰訊、百度、阿里巴巴、本源量子及中興通訊公司,這些企業的積極參與,讓中國在全球量子運算的發展處於領先地位。

(三)歐洲
歐洲地區積極推動量子運算領域的技術創新,在2018年10月啟動量子技術旗艦計畫(Quantum Technologies Flagship)3,投資約10.9億美元(實際金額10億歐元),為期10年,提供量子科技研究之資金,成功吸引NXP、意法半導體、博世(Bosch)等私人企業的投資,促進量子運算核心技術的發展。另外,歐洲地區於2019年9月啟動OPENQKD試驗專案(Open European Quantum Key Distribution Testbed)4,在西班牙、波蘭、德國、荷蘭、法國、義大利及捷克等13個國家部署與測試量子通訊基礎設施,應對包含交通、藥物探索、新材料開發及天氣預報等領域之安全性。此外,歐洲有100多家量子運算新創企業,如IQM、Pasqal、Quantum Motion等,共同參與量子運算應用開發。

(四)加拿大
2023年1月5,加拿大政府宣佈啟動國家量子戰略(National Quantum Strategy)6,在2021年預算案中承諾的約2.7億美元(實際金額3.6億加幣)投資,支持、強化量子研究。加拿大卡加利大學(University of Calgary)、滑鐵盧大學(University of Waterloo)、多倫多大學(University of Toronto)及渥太華大學(University of Ottawa)等多個學術機構,正積極進行量子領域的相關研究。同時,加拿大聯邦政府也與新創公司合作,致力於開發世界上第一台光子(Photonic-based)的容錯(Fault Tolerant)量子電腦,並計劃將其商業化。此外,D-Wave公司、Xanadu公司等企業是加拿大主要的量子市場參與者,推動加拿大在全球量子技術領域的創新與應用。上述機構共同為加拿大在量子科技領域的未來發展奠定堅實基礎。

(五)韓國
韓國科學技術情報通信部(Ministry of Science and ICT, MSIT),於2023年6月的國家量子科學技術戰略計畫(대한민국 양자과학기술 전략)7,發布未來15年內投資約22.5億美元(實際金額3萬億韓元)於量子技術,目標成為全球前5名的領導者。而韓國MSIT也宣布與IBM、IonQ等全球領導者建立合作關係,致力於培訓量子技術專家。同時,韓國眾多龍頭企業,如三星、LG、SK Telecom等,也積極將量子技術應用於其業務領域。這一系列的措施,目的在強化韓國在全球量子技術領域的競爭力,確保韓國未來能在量子技術領域佔據重要地位。

(六)日本
2020年1月日本內閣府發布量子技術創新戰略(量子技術イノベーション戦略)8,將量子技術定位為未來10至20年國家核心重要技術。日本內閣府於2023年1月發布的2022財年補充預算及2023財年預算(令和4年度補正予算及び令和5年度予算案の状況)9中,在2023年、2024年分別投入5.2億美元(實際金額777億日圓)、2.8億美元(實際金額421億日圓),用於量子相關技術之投資。此外,日本企業巨頭,包含SONY、日立及豐田公司,與日本理化學研究所(Institute of Physical and Chemical)合作,共同推動全球量子運算的發展與應用。日本理化學研究所於2023年3月10推出日本首台量子電腦,展現日本在量子領域的技術實力。同時,IBM宣布與東京大學合作,投入1,000萬美元,開發擁有10萬個量子位元的超級量子電腦,展現對未來量子運算的積極度。

(七)印度
印度科技部(Department of Science and Technology)於2023年4月發布國家量子任務(National Quantum Mission, NQM)11,投入7.2億美元(實際金額6003.65千萬盧比),計畫為期八年,旨在推動量子科技之發展,致力於建立印度在計算、通訊、感測、計量及材料等多個量子領域的創新生態系統。該計畫規劃在2023-24年至2030-31年間,發展中型量子電腦,包含由50至1,000個量子位元構成的量子平台,涵蓋超導量子元(Superconducting Qubits)技術與光子量子元(Photonic Qubits)技術。預測到2030年,量子技術將為印度經濟貢獻約3,000億美元。此外,印度的IT公司,包含TCS、Wipro、Infosys和Tech Mahindra等公司,正積極參與量子技術的研發和應用。

 

三、結語 

全球在量子技術領域表現出強烈的決心與積極的行動,紛紛建立自身的核心競爭力和優勢。目前,各國在不同的投資領域、合作夥伴關係、技術創新及應用發展上都投入充沛的資源。在未來,為了應對共同的挑戰並推動全球量子技術的發展,需要更多的國際合作與資源共享,進一步推動量子技術發展,為全球帶來更豐富的創新應用。

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