【第三眼觀世界】積極發展量子電腦 走上算力產業頂峰

張俊獅 香港恒生大學經濟及金融系副教授 澳洲悉尼科技大學客座副教授

當前全球科技競爭的核心戰場，已經從傳統晶片、人工智能，逐漸轉向未來科技的頂峰領域，也就是量子電腦技術。不同於一般電腦的運算邏輯，量子電腦是一套依據量子力學原理運作的全新計算系統，具備經典超級電腦無法比擬的超高速並行運算能力，被各國視為下一代科技革命的關鍵核心。不論是高端藥物研發、新材料開發、氣象精準預測、金融大數據演算，還是信息安全加密破解，量子電腦都能突破傳統運算的極限，也因此成為中美兩國重點布局、全力角逐的戰略領域。

簡單概述量子電腦的核心原理，就能理解其為何具備顛覆性優勢。傳統電腦以「比特」為基本單位，每個單位只能呈現零或一的單一狀態，運算模式循序執行，算力提升多靠晶片數量堆疊，增長速度極為有限。而量子電腦使用的量子比特（Qubits），能夠透過量子疊加、量子糾纏與量子干涉三大特性，同時擁有多重運算狀態。隨着量子比特數量增加，整機算力會呈指數級爆發成長，原本需要耗費數萬年才能完成的複雜運算，量子電腦僅需數分鐘甚至數秒就能完成，這也是其能夠重新定義極限運算能力的背後原因。

美國身為量子計算理論的發源地，擁有全球最深厚的研究積累與最完善的產業生態，發展進度長期領先全球。早在1980年代，美國學者理查德‧費曼（Richard Feynman）率先提出量子計算的基礎構想，為這門新興學科奠定完整的理論框架。1990年代開始，美國科研機構陸續完成量子邏輯閘驗證、量子演算法突破，逐步將量子技術從純理論研究推向實驗落地階段。進入二十一世紀，美國科技巨頭開始大規模投入產業化研發，谷歌、IBM、英特爾等企業分別布局超導、離子阱等主流技術路線，不斷反覆運算量子原型機。

2018年12月美國正式將量子科技納入國家頂級戰略，通過了《國家量子倡議法案》（National Quantum Initiative Act），投入鉅額經費整合全國科研資源，加速技術落地與產業布局。2019年谷歌推出53比特超導量子處理器，率先宣布實現量子優越性，證明量子電腦的運算優勢。隨後IBM持續刷新量子比特數量紀錄，穩固自身在超導量子路線的龍頭地位。長期的學術積累、完整的專利布局、成熟的商業化體系，讓美國在量子演算法、核心精密設備、量子操作軟體等基礎領域，至今仍保有扎實的領先優勢。

相較美國的長期積累，中國量子電腦研究起步時間較晚，早期基礎相對薄弱，但近十年依靠國家戰略扶持與科研團隊全力攻關，實現了跨越式追趕，從國際跟跑快速邁入局部領跑階段。1990年代後期，內地高校與科研機構開始量子技術研究，從零開始搭建研究體系、培育本土科研人才，緩慢積累基礎技術與理論經驗。2015年之後，國家將量子資訊科技列為重點前沿領域，加大研發投入，整合全國頂尖科研力量，迎來技術突破的爆發期。

中國團隊採取差異化競爭策略，同步布局光量子與超導量子兩大技術路線，打破西方單一路線的研發思維。2020年開始，九章光量子計算機、祖沖之超導量子計算機相繼問世，成功實現量子優越性，讓中國成為全球唯一在兩大核心技術路線同時突破量子優越性的國家。後續機型持續反覆運算升級，不斷刷新光子操控數量與量子運算速度的世界紀錄。中國的科研團隊在2026年5月於《自然》期刊發表了最新的「九章四號」。該設計操控和探測了高達3,050個光子，運算速度比目前全球最快的超級電腦El Capitan快了10的54次方這麼多倍，大幅刷新了光子操控數量的世界紀錄。與此同時，本土量子企業陸續成熟，開放量子雲服務，讓全球用戶參與測試使用，快速累積場景數據與演算法經驗，產業化速度大幅領先多數國家。

面對激烈的量子競爭，外界最關心的議題，便是中國是否有機會在未來超越美國，成為全球量子科技的領導者。整體來看，目前全球格局呈現美國整體領先、中國局部領跑的態勢，雖然中國短期內難以全面跨越，但卻長期具備明確的超越潛力。

中國擁有幾項關鍵的競爭優勢。首先是差異化的技術路線布局，中國在超導領域與西方正面交鋒的同時，更在光量子計算領域長期穩居全球領先地位，形成獨特的雙路線技術護城河。國家能高效集中全國頂尖科研資源聚焦核心難題，大幅降低研發周期的不確定性。最後是龐大的產業場景優勢，中國的數位經濟與實體產業，能為量子技術提供大量的實際應用場景，進而加速技術的商業化迭代與工程落地。

雖然中國仍存在若干困難，在基礎研究積累、頂層人才儲備、核心精密儀器與專用軟體，仍與美國存在差距。另外，部分關鍵零部件仍需依賴國際供應，美國持續對中國量子技術實施封鎖限制，一定程度上增加了研發難度。但整體而言，中國將能持續擴大局部領跑優勢、逐步縮小整體差距。長期來看，隨着基礎研究及產業生態的持續完善，在量子電腦方面，與超級電腦一樣，中國未來完全有能力實現全面超越，在中長期的競爭中站上全球量子科技的頂峰。