隨著現有電腦運算架構逐漸面臨極限，量子電腦強大的運算能力使其成為各國必爭的戰略資源。當美、中、俄等大國紛紛將量子電腦納入國家戰略規劃之際，台灣正展開自己的量子佈局。台灣領先全球的半導體製造業也在其中積極尋找自己的一席之地。2019 年，台積電董事長劉德音曾說：「假如有一天，每一個人的口袋都有一個量子電腦，我想台積電一定不會缺席。」
目前，台灣在量子電腦的佈局走了多遠？台灣半導體業在之中又有何角色？
善用台灣矽製程優勢
若要暸解這個產業的脈絡，首先需要說明的便是：「量子」並非一種粒子，而是描述的一個粒子 (如電子、光子) 的狀態。不同狀態夾也夾帶不同訊息。台灣若要掌握量子運算的硬體，主要有三個切入層面，包含掌握量子電腦所需的低溫系統、建立量子位元 (Qubit) 的能力與控制/讀取量子位元的能力。
目前，國內企業和研究單位分別專注在各個主流量子電腦技術，包含超導電路、離子阱、光子。鑒於台灣在互補式金屬氧化物半導體 (CMOS) 製程上的領先地位，國內量子電腦研究方向皆著墨於將量子運算相關硬體融入台灣的製程優勢。
佈局超過十年，中研院開發超導量子位元
比如說，在量子電腦已佈局數十年的中研院便專注於相關硬體與 CMOS 製程的相容問題：中研院已聯合學界各單位發展出製作量子位元和控制/讀取量子位元的能力，其中包含適用於 CMOS 製程的 Cryo-CMOS 晶片。中研院表示，Cryo-CMOS 晶片已經過驗證，能精準控制低溫環境中的超導體和半導體位元。除此之外，中研院也正投入各式量子位元晶片所需的先進封裝技術，正好符合台灣半導體產業當下投入先進封裝的趨勢。
去年，科技部已聯合中研院等單位計畫在 2022 – 2026 年間投資台幣 80 億元打造「量子國家隊」，中研院也將在台南沙崙科學園區設立量子科研基地。按照規劃，沙崙科學園區未來將有能力在 8 吋或 12 吋晶圓上量產量子位元晶片！
中央大學力推量子光源晶片，與矽光產業接軌
除了中研院以外，中央大學的量子電腦研究也在近年達到突破：不同於中研院所專注的超導體，中央大學著力於開發「量子光源晶片」。自 2018 年起，中央大學在科技部的補助下聯合清華、陽明交通等大學共組「矽基量子光電晶片」團隊。在中央大學光電系陳彥宏教授領軍之下，研究團隊在 2021 年成功自製四光量子位元 (Photonic qubit)。未來團隊預期能在 2023 年開發能執行容錯量子計算的光學量子晶片。
與其他實現量子電腦的技術相比，光量子位元不只可在室溫工作，也更符合現有半導體的製造與先進封裝技術。未來科技對即時性和大量數據傳輸的需求也使光通訊與矽製程的結合 – 矽光 (Silicon photonics) – 成為下一個戰略產業。就這個層面而言，矽基量子光源晶片與目前矽光產業的發展不謀而合。
全台第一個離子阱實驗室
除了科研機構以外，台灣的企業也開始佈局量子電腦。最引人注目的當然是電子大廠鴻海。鴻海去年成立鴻海研究院，旗下就包含量子計算研究所。相較於中研院所專注的超導體與中央大學的量子光源晶片，鴻海量子研究所聚焦於另一種實現量子電腦的方式：離子阱 (Ion trap)。去年底鴻海就成立台灣首間「離子阱實驗室」。
海董事長劉揚偉說明，台灣雖然在量子科技起步較晚，但完整半導體產業鏈將是發展量子電腦的最佳助力。鴻海認為，量子硬體將會是量子電腦能否用於實物的關鍵，而量子位元晶片尤其關鍵。經評估，鴻海相信離子阱硬體平台在各核心指標上勝過其他量子運算技術，也因此選擇投入這個領域。
離子阱實驗室主任林俊達指出，結合鴻海在半導體、資通訊等領域的佈局，離子阱實驗室未來有望開發離子阱晶片，並在五年內推出 5 到 10 量子位元的開源離子阱量子電腦。
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