華府國建聯誼會於今年(2021)五月二十九日，邀請台美雙方量子電腦領域的專家在線上齊聚一堂，以台美合作為主題召開研討會。筆者有幸擔任活動主持人，僅以此文彙整個人心得，回顧與會專家的量子電腦知識與建言，並整理台美合作的機會與挑戰。

研討會重點回顧

本次研討會由華府國建會主辦，駐美經濟文化代表處科技組為指導單位。與會的五位專家包含台灣大學張慶瑞教授、鴻海研究院謝明修所長、中山大學邱奎霖教授，以及美國IBM的姚正邦博士、呂文森博士。主辦單位的二位代表，分別是就職在美國量子電腦公司Rigetti Computing的國建會前會長葉人豪博士，及目前任教於銘傳大學的周澤民教授。

張慶瑞教授目前擔任臺灣大學-IBM量子電腦中心主任，是台灣量子電腦界的領軍人物。做為開場演講，他首先向與會者介紹台灣量子電腦領域的發展現況。台灣學術界的研究百花齊放，目前主流的量子電腦模式，包含超導電路、半導體自旋量子、光量子、拓樸量子等皆有教授引領相關研究。相較之下，台灣產業界多數還在觀望。所幸，政府已預計於五年內投入新台幣八十億元推動台灣量子新世代。而學術界也積極與國外企業合作，比如台大與IBM的量子電腦中心，以及多所大學與富士通的量子退火技術聯盟。張教授於結語時呼籲，量子電腦已明顯是未來的趨勢，台灣在此全球科技競賽下絕不能太晚起步。

在台灣產業界開始關注量子電腦發展之際，鴻海是實際投入研發資源的先驅者之一。在鴻海研究院領導量子電腦科技的謝明修所長，在本次研討會中分享了其團隊的研究方向：量子神經網路。傳統電腦中的神經網路，亦或是更為人知的「人工智慧」，已在各種實際應用上證明了其驚人能力。量子神經網路則是要結合量子電腦與人工智慧的演算法，來試圖解決三類問題：第一類是用人工智慧來強化量子電腦；第二類是用量子演算法反過來解決傳統電腦的難題；而終極的第三類，則是用量子電腦來模擬量子力學運算。這方面的理論研究極具潛力，而所需的資金又不若硬體研究般嚇人，因而成為台灣產業界的一個良好切入點。

第三位台灣講者是中山大學的邱奎霖教授，他分享了拓樸量子材料的研究。在目前主流的量子電腦模式中，超導電路與離子阱是最受青睞的雙駟。Google及IBM皆押寶超導電路技術，而離子阱技術的代表IonQ則於日前的公開募股中囊括巨額資金。然而，各種方法都有一些待解的難題，以超導量子電腦為例，製程上的瑕疵和環境中的雜訊都會縮短量子位元狀態的壽命，因此無法作太長太複雜的運算。邱教授介紹的拓樸量子，則可以利用其拓樸的特性，從根本解決量子位元狀態脆弱易衰的問題。只不過拓樸量子還在材料探索的階段，相比其他量子電腦實現方法來說，還在非常初期。但這匹黑馬若有所獲，有可能如同傳統電腦發展史上電晶體取代真空管一樣，一舉超越其他各種方法。

美方的兩位講者皆來自IBM，其中姚正邦博士先以IBM為例介紹美國量子電腦的發展。2020年全球在量子電腦的投資估計達兩百二十億美元，美國政府和產業界也積極投入，將其視為重要的國家競爭力。IBM很早就投入相關研究，並以超導量子電腦技術領先業界。目前開放在雲端的65量子位元電腦是世上最強大的量子電腦之一 ，而下一代127位元的電腦已在發展中，更擘劃了在2023年要突破一千量子位元的雄圖。

同樣在IBM的呂文森博士則轉換角度介紹量子生力軍的培育。呂博士甫獲博士學位，是本次研討會中的新生代代表，本身也是IBM Qiskit推廣計畫的一員。Qiskit是IBM發展的開源量子電腦軟體框架，方便世界各地的使用者在IBM的雲端量子電腦上開發。事實上，包含Google在內的業界龍頭都在推廣自己的量子編程語言，一方面可以透過量子教育培養將來的薪火，一方面也強化自己在產業中的影響力。

台美合作模式中台灣方面的優勢與挑戰

台美合作是本次研討會的主題，幾位講者除了在各自的專業領域演講中提及，在後半場的問答中也特別討論了台美合作的可能模式與台灣在量子領域的優劣勢，並分享相關建言。

最基礎的合作模式是人才的流動。美國量子產業發展如火如荼，每家公司都積極徵才育才，而且不僅限於量子物理相關的專業。事實上，量子電腦已從物理問題擴展到工程問題，除了物理學家之外，軟體和硬體方面的工程師才是佔據了大多數的職缺，而這些都是台灣人才絕佳的機會。相對而言，在國際搶人大戰中台灣的薪資水準則落於下風，亟需政府和企業下更大的決心，投注更多資源。

向外徵才目前台灣處於劣勢，更凸顯對內培育下一代人才的急迫性。張教授在演講中建議大學應設置量子科技學院，而教育部則可從高中開始就設計量子教育的課程。回顧台灣過往的經濟奇蹟，紡織機械業有工學院撐腰，電腦產業有電機資訊學院作後盾，二十一世紀的量子電腦競賽，也需要量子科技學院培育尖兵。呂博士則詳述其參與舉辦量子黑客松的經驗，建議透過類似的教育營，讓原本不是量子專業的人，也能學習並加入量子生力軍。在會中討論階段，聯電胡前董事長也預測，台灣優秀且豐厚的理工人才將是在量子產業競合上的一大優勢。

從個人推至團隊層次，台灣學術界的合作表現十分亮眼。除了張教授提到的與IBM和富士通等國際企業合作之外，邱教授也提到他回台任教以來，看到台灣學術界的合作非常密切，量子電腦團隊都樂於資源共享。在此基礎之上，他建議政府能再推一把，幫助台灣團隊與國外接軌。比如說，透過科技部專案推動台美合作計畫。

台灣方面的另一挑戰是因為人力財力有限，規模無法和美、中、歐盟等相比，產業界大多還在觀望。張教授特別提醒國人必需集中精力，聚焦在軟體和硬體方面最有潛力的項目發展。雖然量子電腦尚在發展初期，五花八門的實作方式，即便與會的量子專家也坦言很難預測最終哪項技術會勝出。但是如果繼續只作壁上觀，舉棋不定而落後其他競爭對手，將來也就只能望塵莫及了。

綜合與會專家所言，台灣傲人的半導體、電子電機、和精密機械產業，皆可以在量子電腦產業中一展所長。比如超導量子電腦晶片的製造仰賴許多半導體製程的知識，半導體自旋量子電腦則更是直接與矽晶片相關，美國的Intel就運用本身的半導體優勢投入超導電路和半導體自旋量子電腦的研發，相當於一石二鳥。台灣半導體業不遜於Intel，在量子電腦的投入也不該落於人後。再比如，超導量子電腦需使用微波波段的訊號來控制。隨著量子位元數增加，所仰賴的訊號源數量也隨之成長，這就需要密集且客製化的電波電子設備。電子電機產業除了可從量子電腦的室溫控制設備入手之外，也可往低溫晶片和低溫電子元件方向發展，因為這是下一代量子電腦所不可或缺的科技。第三，以精密機械產業的角度來看，量子電腦內部需要精密的機械加工技術以縮小其體積和減少能量損耗。再加上謝博士介紹的理論研究與周教授點出的金融應用，以上種種切入點，都是台灣產業有所貢獻的契機。

量子電腦合作研討會獲五位專家共襄盛舉，也在周末時間吸引到超過百位台美各界專業人士參與，足見雙方對於量子電腦發展的期待和對於合作的盛情。可惜受限於疫情，只能以線上研討會模式作為開端。所幸，從會議中的熱情互動可以看出，疫情消退之後，雙方互訪與人才更緊密的交流，將開創更多台美合作機會。