士丹利周記｜量子霸權 (上） | 士丹利周

當傳統晶片走到盡頭，下一場運算革命會是量子電腦嗎？從AI到量子：哪一項基礎科技值得你提前布局？過去五年芯片股暴漲，下一個十倍機會在哪裡呢？

大約五年前，我開始系統性地研究半導體產業的發展與其供應鏈，當時還鮮有人關注其投資潛力。如今回首，當年踏足Nvidia、台積電、Broadcom、ARM等公司的投資者，大多已獲得數倍回報。在AI與高速運算推動下，芯片成為推動數位轉型的心臟。但正當傳統矽基晶片發展逐步逼近物理極限，我們也許是時候將目光轉向下一個科技浪潮 — — 量子電腦。

傳統芯片的極限已近

對芯片產業稍有涉獵的朋友，大概都知道台積電即將量產2奈米製程的晶片。不過，這個「2奈米」其實並不代表晶體管的實際尺寸，而是一個業界的代稱，用來描述晶片效能、功耗與密度的相對指標。

目前無論是台積電、三星，還是Intel，都已轉向使用GAA（Gate-All-Around）晶體管架構，以進一步提升電流控制力並減少漏電流，這是邁入2奈米甚至更小製程的關鍵技術。但再往下發展就會面對一個幾乎無法繞過的瓶頸：矽材料的物理限制。

要知道，一個矽原子的直徑約為0.2至0.3奈米，而當製程縮小至1奈米時，已經相當於只有3到5個矽原子的寬度。在如此微觀的尺度下，量子效應開始干擾電流的穩定傳輸，使得矽基晶片難以再進一步縮小。這些根本性的物理障礙意味著，即使最先進的晶圓代工技術，也將逐步逼近極限。當算力的需求持續膨脹，傳統路徑已無法滿足未來十年的運算需求，這正是量子電腦大放異彩的關鍵背景。

量子電腦不是科幻，而是突破口

許多投資人往往對一些響亮的科技名詞趨之若鶩，一聽到「量子」，便以為它等同於未來。但如果不理解其本質，便難以做出正確的投資判斷。首先，「量子」並不是一種粒子，而是描述微觀世界的物理現象的單位概念。在原子與電子的世界裡，物質的能量、動量、位置都不再像經典物理中那樣連續變化，而是以特定的「量子」值跳躍式變動，這正是量子力學的核心。

在這基礎上，量子電腦誕生了。它不是傳統意義上的升級，而是一種運算邏輯與硬體架構的根本性顛覆。它利用三個核心特性：

量子疊加（Superposition）：傳統電腦的位元只能是0或1，而量子位元（qubit）則可以同時是0與1，極大提升資訊的處理效率；

量子糾纏（Entanglement）：一個量子位元的狀態會影響與它糾纏的另一個位元，使得資訊傳遞更為高效；

量子干涉（Interference）：透過波動的疊加效應，強化正確答案、消除錯誤答案，加快計算收斂速度。

這三種效應的結合，使得量子電腦在處理特定問題時展現出指數級的優勢，尤其適合應用於密碼破解、藥物模擬、材料分析與複雜優化問題等領域。

關鍵里程碑：從理論到雲端

量子電腦的研究其實已經超過二十年，以下是幾個具有代表性的發展節點：

2001年：IBM與Caltech合作，利用NMR（液態核磁共振）技術，成功運行7個qubit的量子電腦，完成基本量子演算法。
2007年：D-Wave展示了全球首台量子退火電腦原型，並於2011年推出商用產品D-Wave One。
2016年：IBM推出Quantum Experience計畫，首次開放讓全球用戶免費透過雲端操作5 qubit的超導量子電腦。
2019年：Google宣佈達成「量子霸權（Quantum Supremacy）」，Sycamore處理器在數分鐘內完成一項傳統超級電腦需要萬年計算的任務，震撼全球科技界。

儘管距離商用普及仍有一段距離，量子電腦的發展已進入技術整備與應用探索的階段，投資人若能提前布局，便有機會享受下一波運算革命的果實。