一場疫情顛覆全人類的生活，唯一的「救命稻草」非疫苗莫屬，莫德納（Moderna）和輝瑞（Pfizer）以8個月的「超神速」完成臨床試驗，讓COVID-19在肆虐全球近1年後，人類終於擁有抵抗能力，但全球仍有超過4億人染疫、近600萬人死亡，造成難以挽回的傷害。
但若人類能在按下Enter鍵後，讓電腦開始透過AI模擬數以萬計的藥物分子結構，在短短3天內得到結果，迅速研發出疫苗，結局或將全然不同。這並非癡人說夢，而是在未來10年內極有可能實現，靠的正是中美科技角力戰的一大關鍵，也是IBM、Google等巨擘爭當霸主，甚至連鴻海、廣達、台積電、聯發科都不放過的「下個世代運算工具」—量子電腦（Quantum computer）。
算力超強 萬年變二百秒
「量子電腦是HPC（高效能電腦）的進階版，能運算的數據範圍大到無法想像，它要從運算力的根本來改變這個世界。」鴻海研究院量子計算研究所所長謝明修篤定地向本刊說道。
2019年1月，在美國消費性電子（CES）展中，科技巨擘IBM展出一具金燦燦、猶如華麗水晶吊燈的機器，瞬間成為全場焦點，前往觀看的人群絡繹不絕，它正是IBM研發、廣為人知的「IBM Q System One」，這也是量子電腦第一次映入大眾視野。
當全球對量子電腦一知半解、懵懵懂懂之際，同年10月，全球網路巨擘Google在《自然》（Nature）期刊發表讓世界震驚的研究成果—Google全新研發的量子電腦「Sycamore」，只花了200秒就解決全球最強超級電腦需1萬年才能處理完的複雜運算任務，耗時僅15億分之1。
而後，在全球一間又一間打著量子電腦名號的新創公司接連上市，募得資金隨便都是上億美元起跳。像是2015年成立的芬蘭量子計算新創公司IQM，一上市便籌得21億美元（約新台幣580億元），是成立時的整整1千倍。
「大家都眼睛一亮，想說到底發生什麼事？看到股價漲這麼多、全球科技大廠也都開始投入，量子電腦宛如一座『金礦』，關注的人、企業資金也相繼大量湧入。」看到越來越多企業投入，在此領域研究多年的台大IBM量子電腦中心主任張慶瑞興奮地對本刊說。
模擬配方 縮短製藥時程
研究學者們深感興奮，但各界好奇的是，量子電腦與傳統電腦有何不同？究竟會對人類的生活造成什麼翻天覆地的改變？
簡單來說，量子電腦和目前常用的傳統電腦一樣，都是一種算力（電腦運算能力），但計算原理截然不同。傳統電腦是以「基本位元」（bit）來計算，不是○就是一，計算問題時，就像是一種單一樂器在演奏；而量子電腦卻是由「量子位元」（qubit）組成，不僅可以0和1同時進行，還能無限疊加，就像交響樂團，一次可以演奏多種樂器、處理不同的狀況。
如此一來，在計算資訊量極其龐大的情況下，量子電腦不僅能大幅縮短計算時間，甚至能算出過去傳統電腦花幾十年、幾百年都算不出來的東西。當量子位元數量愈高，電腦的算力就會以指數級別向上飆升。「傳統電腦需花上萬年才能計算的線性代數難題，量子電腦只要幾分鐘便可解決。」張慶瑞表示。
「傳統電腦不能算、算不出來的，就是量子電腦會發光的地方，它是來『幹大事』的！可以解決人類社會的大問題和重要需求，像是氣候變遷、塞港運輸、找出好的材料、做出更好的電池等等。」謝明修說道。
受限於現有硬體，量子電腦目前面臨最大的問題，就是計算結果不如傳統超級電腦準確，無法給出非常精準的答案，因此較適合應用在N種方案中，找出「最佳解答」的運算模式，「包括金融分析、材料製藥、機器學習與交通控管等，都是較先被應用到的領域。」張慶瑞說。
以製藥業來說，全球有潛力製造藥物的分子種類，比全宇宙的原子還要多，想要找出最佳組合，量子電腦將是最強解方。利用人工智慧製藥的新創英科智能執行長林彥竹就對本刊表示，量子電腦能快速模擬各種組合的化學反應，大幅縮短製藥時程，「此外，製藥領域的data（資料）很貴！要透過一次次實驗才能累積，每個藥廠、實驗室做出來的品質又差異懸殊，希望未來量子電腦能做到有小筆、高品質的data，即可精準模擬出該有的效果。」
超級駭客 危及加密貨幣
每一種橫空出世的新科技，都猶如一把雙面刃，擁有多大的力量，也就具有同等的殺傷力。當元宇宙已成未來，區塊鏈和加密貨幣將是其底層技術和數位資產，如今看起來似乎堅不可摧、難以破解，但一旦量子電腦量產，很可能打破這一切平靜，成為危險係數極高的「超級駭客」。
像是工研院曾做過試算，以台灣的自然人憑證IC卡來說，金鑰長度為2018位元，若以現有傳統電腦來計算破解，得花上46億年；但若透過15萬位元的量子電腦，只要177天就能破解，當量子位元數提升至20萬位元，只需8小時。
日前創新工場董事長李開復發表新書《AI 2041：預見10個未來新世界》，就寫了一則故事，講述一群駭客透過量子電腦計算，成功盜取總市值破8千億美元的比特幣。無獨有偶，日前美國破獲一起史上規模最大、價值超過36億美元的比特幣竊案，意味道高一尺、魔高一丈，只要駭客擁有同等武器，聲稱堅不可破的區塊鏈與加密貨幣，未來都將被攻陷。
「大家現在認為只要密鑰夠長就夠安全，因為破解的時間太長，但量子電腦敲響警鐘。」IBM大中華區金融行業首席架構師陳宇翔直言不諱地說。
令人驚訝的是，李開復書中的情節最快明年就可能發生。現有金融體系，也包含部分比特幣在內，大多採用1024位元加密，陳宇翔透露，IBM將在2023年推出1121量子位元的電腦「Condor」（禿鷹），極可能對比特幣進行暴力破解。
正因威力驚人，量子電腦已經被美國、中國、日本等國家，提升到國家戰略層級。不管是造飛機的美國波音（Boeing），還是日本科技大咖富士通（Fujitsu）、日立（HITACHI），都在嘗試找出量子電腦如何與自家應用結合。半年前，就連德國汽車大廠BMW都牽手亞馬遜網路服務公司（AWS）對外發起「量子運算挑戰」，企圖藉由這種超級算力，找出自駕車的機器學習方式，或演算出感測器與各種先進材料的新應用，協助汽車業產生結構性改變。
台廠投入 廣達布局三年
面對量子電腦風潮，台灣舉足輕重的重量級科技公司也都繃緊神經，不敢稍有閃失。早在2019年的一場半導體論壇上，台積電董事長劉德音就鄭重宣示，台積電絕不會在量子電腦中缺席；聯發科董事長蔡明介近期也多次在公開場合提及量子電腦，「董事長非常非常關注，逼大家讀很多書。」一位聯發科員工透露，公司內部主責技術的團隊，已開始鑽研量子電腦。此外，伺服器代工龍頭廣達董事長林百里更直言，3年前廣達就已投入布局。
最令人矚目的，莫過於鴻海在去年1月，風風火火成立「鴻海研究院量子計算研究所」，並在同年12月成立「離子阱實驗室」，計畫5年內推出5到10位元開源、可編碼的離子阱量子電腦。
「現在產業界都很有興趣，但真的很積極投入、速度最快的只有鴻海。劉董事長（劉揚偉）的願景，是希望台灣能做自己的量子電腦給學界、業界用，不是只能用IBM的。」謝明修透露鴻海量子計算研究所的布局規劃，從硬體、軟體到應用，打造出一條龍的生態系，特別是在應用面，已開始積極和產業界、學界合作。
籌組聯盟 鴻海帶頭號召
謝明修還透露，「劉董十分看中此事，並在內部提出，可組建一個台灣量子電腦產業聯盟，希望2022年底成立。」
正因量子電腦可能改變未來雲端與伺服器的版圖，台灣產官學界已經全面動起來，看在研究單位眼中，就算台廠目前沒有掌握最關鍵的量子位元技術，但仍有不錯的機會點。
「1台量子電腦需要的微波訊號、高頻電路等，全是台灣半導體業能做的，只要有硬體需求，就有機會扮演重要角色。」工研院電光系統所組長吳育任說。
業界人士認為，動輒數億美元的量子電腦，要從現在如水晶吊燈般的體積走入「小型化」，並讓企業都買得起，至少得5到10年；若要像手機、筆電一樣人手一台，至少是20年後的事。就如同人類發明第一台電腦，猶如一個足球場般大，但當時誰又能想到，如今會成為人人必備的生產力工具，若量子電腦有朝一日開始普及，傳統電腦恐步上「算盤」的後塵。
