一、前言

量子運算展現卓越能力，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挑戰，加速機器學習演算法，協助縮短任務完成時間，成功解決現有技術難以應對的極複雜計算問題。依據F&S研究報告顯示，2023年至2030年的全球收益預測如圖一所示。

二、量子運算市場的主要參與者

隨著量子生態系統擴張、全球量子設備與系統普及，量子供應商正積極評估在各個產業和領域中使用量子運算的可能性，表現出對量子運算的極大關注。依據Frost & Sullivan研究報告顯示，24%的企業目前正處於初步探索階段，尚未確定計畫方向。另有45%的企業正處於早期實驗階段，正在進行基礎性的測試實驗，評估可行性。同時，有19%的企業將初步的概念轉化為實際可行的驗證，驗證其技術或商業價值。最後，12%的企業則將經過驗證的概念轉化為實際應用，建立商業應用(圖二)。下列將說明量子運算市場的主要參與者(圖三)。

(一) 美國IBM公司
在90年代末，IBM開啟探索量子世界的旅程。從2016年開始，IBM的量子系統已實現可以透過雲端外部存取。IBM在量子領域提供完整的方案，包含硬體、中介軟體(Middleware)、演算法、軟體及函式庫(Library)。IBM於2023年推出有1,121個量子位元的量子電腦「Condor」，並計劃透過短程通訊、遠端通訊，擴展至超過10萬個量子位元。現今量子電腦的主要挑戰之一為雜訊校正(Noise Correction)，IBM透過開發電路編織(Circuit Knitting)與量子無伺服器技術來應對挑戰，以解決問題。

(二) 美國微軟公司(Microsoft)
微軟致力於研究的拓撲量子位元(Topological Qubits)之量子超級電腦，能夠每秒執行100萬次的穩定量子運算(Reliable Quantum Operations Per Second, rQOPS)¹，以解決現有的NISQ運算問題。微軟的拓撲量子位元具有高度可擴展性，量子位元由準粒子(Quasiparticles)構成，並藉由馬約拉納零模(Majorana zero modes, MZM)量子態，開發量子位元。此過程，微軟將量子位元技術從類比轉變為數位技術。此外，微軟結合高效能運算與AI，開發出「Azure Quantum Elements」，其目的在模擬工作流程的最佳化，以加速科學發現。

(三) 美國英特爾公司(Intel)
英特爾於2023年推出使用矽自旋(Silicon Spin)量子位元技術的晶片「Tunnel Falls」，相較其他技術小100萬倍，尺寸為50奈米x50奈米，該公司預計於2024年發布Tunnel Falls下一代矽晶片。同時，英特爾也致力於建構冷凍探測器、量子位元測試設備、全端軟體開發套件(Software Development Kit, SDK)，協助研究人員執行混合(經典與量子)演算法，在短期內實現商業級量子電腦所需的數千、數百萬個量子位元。

(四) 美國Zapata Computing公司
Zapata公司致力於量子軟體與演算法的研究，開發出「Orquestra平台」，該平台可以在公有或私有雲上運作，並提供可擴充性，幫助使用者建構量子化的工作流程，然後收集與分析產生的資料。透過Orquestra平台，使用者可以在Python中建立支援量子的工作流程，也能在不同硬體後端上執行工作，還能在任何硬體上使用任何量子語言，並應用專有演算法和開源資料庫，為化學、材料、金融、物流、製藥及汽車等產業創建應用程式，解決運算能力問題。

(五) 英國Riverlane公司
Riverlane公司開發出量子電腦的作業系統「Deltaflow.OS」，以及全球首個量子錯誤解碼器(Quantum Error Decoder)「Deltaflow.Decode」。Deltaflow.OS將程式碼直接寫入控制系統的每個元件，使用現場可程式化邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)，增進可靠度並顯著提升效能，且適用於捕獲離子(Trapped Ions)、超導體(Superconducting)、矽光子學(Silicon Photonic)等多種技術。Deltaflow.Decode將每秒產生大量資料錯誤的不穩定量子位元，轉換為穩定、無錯誤的邏輯量子位元(Logical Qubits)，從而實現材料、製藥、能源及航太領域的應用開發。

(六) 美國SEEQC公司
在平面架構的量子系統中，量子位元的讀取與控制設備，常因高功率需求而造成過載，使得量子系統難以實現大規模的運算。SEEQC公司以單通量量子(Single Flux Quantum, SFQ)技術，設計多晶片模組(Multi-Chip Module, MCM)的數位晶片，能夠在低溫下執行所有操作，電路的時脈頻率(Clock Frequency)高達40 GHz，運作時所消耗的功耗較現有系統低3至5個數量級，也降低整體系統的散熱需求。此外，SEEQC公司在2023年開發出量子電腦「SEEQC Red」，使用專有的韌體(Firmware)、軟體套件，以及提供雲端入口網站。

(七) 美國QuEra公司
QuEra公司在2022年第四季推出具256量子位元的中性原子量子系統「Aquila」，以及協助用戶在中性原子量子架構中使用的開源軟體「Bloqade」。相對於半導體的量子系統，Aquila使用的中性原子方法，量子位元為原子，操作更為簡便且更具擴展性。

(八) 美國亞馬遜公司(Amazon)
亞馬遜公司推出量子運算服務平台「Bracket」，協助雲端客戶量子運算的科學研究與軟體開發，該服務平台整合D-Wave、IonQ、Oxford Quantum Circuits、QuEra、Rigetti Computers公司的量子電腦，擴大用戶對量子運算的選擇。此外，亞馬遜公司也正致力於CAT(Cavity Assisted Tomography)位元的量子電腦開發，其具有更強大的性能、更強的抗噪聲性質，以及節能之特性。

(九) 法國Atos公司
Atos公司的子公司Eviden最近推出全方位的量子運算服務「Qaptiva」，為研究人員、科學家提供量子創新研發工作所需的工具與資源，其與IQM、Aspen Systems、OVHCloud、西班牙加利西亞超級計算中心(CESGA)等機構合作，推動量子運算發展。

(十) 法國Pasqal公司
Pasqal公司致力於中性原子量子運算、量子控制系統，以及量子演算法的開發，該公司協助巴斯夫(BASF)、寶馬(BMW)、西門子(Siemens)、空中巴士(Airbus)、嬌生(Johnson & Johnson)及達利斯(Thales)等公司，解決其業務需求。

(十一) 澳洲Q-CTRL公司
Q-CTRL公司開發出先進量子感測軟體「Fire Opal」，其具嵌入式錯誤抑制技術，可最大限度地減少量子系統中的雜訊並減少錯誤，應用範疇包含生物成像、環境監測、導航系統。該公司用戶包含美國政府單位、澳洲國防單位，以及IBM、IonQ、Nord Quantique、Pasqal和AtomComputing等公司。

註1：微軟團隊開發新的量子超級電腦測量方法，稱為每秒穩定量子運算(Reliable Quantum Operations Per Second, rQOPS)，主要描述每秒量子電腦執行穩定運算的次數。