量子技術正由實驗室走向生活　惟要廣泛應用仍需數年時間

【財經中心／台北報導】根據《科學》期刊上周發表的最新研究顯示，量子技術正從實驗室階段加速邁向現實應用，目前正處於一個類似電腦發展早期「電晶體時刻」般的關鍵時刻。

這項研究由芝加哥大學、史丹佛大學、麻省理工學院、奧地利茵斯布魯克大學、荷蘭台夫特理工大學共同參與，首次採用AI大模型評估六大量子硬體平台的技術就緒水準（TRL），揭示產業化道路上的核心挑戰與突破路徑。

過去十年間，量子技術已從基礎研究階段逐步發展到可在通訊、感測與計算等領域支援早期應用的系統。研究者將這一快速成熟的過程歸因於學術界、政府機構與產業界之間持續的三方協作，這一模式也曾推動微電子時代的迅速崛起。

仍有大量應用需數百萬物理量子位元及更高容錯性能

論文通訊作者、芝加哥量子交易所主任David Awschalom教授強調，「這讓人想起1947年電晶體發明前的電腦技術狀態，基礎物理原理已確立，功能系統已存在，當下亟需建構產學研協同生態以實現實用化規模潛力。」

IT之家引述報導指出，在系統性研究方面，論文比較六類主流量子硬體平台，包括超導量子位元、離子阱（Ion trap）、自旋缺陷（Spin Defects） 、半導體量子點、中性原子以及光子量子位元。研究團隊以大型語言模型（如ChatGPT、Gemini）評估各類技術在運算、模擬、網路和感測四大應用方向的技術成熟度（TRL）。

TRL評分從1（基礎原理驗證）至9（在真實環境中運行），但高分並不代表技術已接近終點，例如，如今仍有大量應用需要數百萬物理量子位元以及更高的容錯性能，目前技術無法滿足。

量子技術距離最終目標仍有很長距離

論文共同作者、麻省理工學院William D. Oliver表示，在評估成熟度時需要保持正確的歷史觀。他指出，儘管上世紀70年代的半導體晶片具有當時的最高成熟度，但其性能也不及如今隨意一顆普通晶片，相同地，量子技術今天的高TRL也僅意味著早期系統級示範已實現，但距離最終目標仍有很長距離。

根據評估結果，目前成熟度最高的平台包括：用於量子運算的超導量子位元、用於量子模擬的中性原子、用於量子網路的光子量子位元，以及用於量子感測的自旋缺陷技術。

對量子技術發展時間表需維持理性預期

此外，論文也總結量子系統規模化亟需解決的一系列共通性難題。其中，材料科學和製造流程需大幅提升，以便實現可重複製造、高品質、可量產的裝置，並能融入穩定、成本可控的代工體系。

工程瓶頸同樣集中在佈線和訊號傳輸上，目前多數平台仍需要為大量量子位元提供獨立控制通道，而簡單增加連線數量無法支援向百萬量級擴展，這與20世紀60年代電腦工程領域遭遇的「數位暴政」（tyranny of numbers）問題相似。此外，電力傳輸、溫控、自動校準和系統控制等方向也需要持續突破。

論文指出，許多關鍵技術路徑將在未來沿著與傳統電子學類似的軌跡發展，從實驗室走向工業部署往往需要數年甚至數十年。因此，系統級、由上而下的設計理念、避免過早封閉的共享知識體系，以及對量子技術發展時間表維持理性預期的重要性，研究者表示，歷史上許多關鍵的突破都依賴耐心，這也提醒應適當調整對量子技術落地節奏的期望。

⭐️ 即刻下載《知新聞》App！免費！