商傳媒｜康語柔／綜合外電報導
加拿大政府於 2023 年啟動國家量子戰略，投入 3.6 億美元專項資金，旨在強化該國在量子運算、量子通訊及量子感測三大領域的領先地位。科技分析機構 IDTechEx 預測，未來數十年量子感測器、量子電腦及量子通訊將發展成為重要的商業市場，從根本上改變人類量測、運算與通訊的方式。
量子感測提升精準度
量子感測器運用量子機械效應，能夠實現超高精度的量測，其靈敏度能偵測磁場、重力變化、時間、運動及電流，達到過去難以想像的境界。IDTechEx 指出，原子鐘、磁場感測器和單光子偵測器等多種量子感測形式已具備商業可行性。報告《Quantum Sensors Market 2026–2046》更指出，目前有逾 20 種量子感測技術正在發展中，預計量子陀螺儀、重力儀及射頻感測器等技術將在未來十年內成熟。
這些技術的應用潛力廣泛，包括提升醫療影像的敏感度以提早發現疾病，以及讓導航系統在無全球定位系統（GPS）訊號下獨立運作，這對於國防、航空和自動駕駛等領域至關重要。對於地廣人稀且經濟高度依賴自然資源的加拿大而言，量子重力儀有助於礦物探勘，量子導航系統能改善北部地區 GPS 訊號不穩的問題，高靈敏度磁感測器亦可支援環境監測與醫療診斷。
量子運算拓展應用界線
量子電腦利用量子位元（qubit）而非傳統位元進行運算，透過疊加與糾纏等量子現象，理論上能以指數級速度超越傳統電腦完成特定計算。儘管錯誤校正、量子位元擴展及維持量子同調性仍是主要挑戰，但其在藥物研發、電池化學開發及金融模型建構等領域的應用仍具吸引力。IDTechEx 預計，到 2046 年全球量子運算市場規模有望突破 210 億美元。目前專家普遍認為，短期內混合式系統（結合古典與量子運算）將帶來實用價值，而非完全容錯的量子電腦。
加拿大在量子運算領域的競爭中已佔據優勢，國家量子戰略明確尋求建立其在量子運算硬體與軟體開發的領導地位。哈納杜量子技術公司（Xanadu）、加拿大國家研究院（National Research Council）與加拿大各大學正密切合作，探索利用量子方法模擬電池材料，這將有助於未來的儲能創新。
量子通訊強化網路安全
通訊安全是量子技術最迫切的應用之一。隨著未來量子電腦可能破解現有加密方法，後量子密碼學與量子通訊系統應運而生。其中，量子金鑰分發（QKD）技術備受關注，它利用量子態來分發加密金鑰，任何竊聽行為都會改變這些量子態，從而暴露竊聽者的存在。IDTechEx 將 QKD 視為最有前景的量子通訊技術之一，其整合至光纖網路可顯著強化關鍵產業的網路安全。
加拿大國家量子戰略將量子通訊列為核心任務，計畫發展安全的量子通訊網路並推動後量子密碼學解決方案的採用。考量網路犯罪造成的經濟損失日益增加，量子通訊有望成為量子技術最重要的商業應用之一，為醫療系統、金融機構及政府機構日益珍貴的數據資產提供更強大的保護。
先進材料支撐量子發展
除了軟硬體開發，先進材料是量子生態系統中常被忽視的關鍵環節。量子系統通常仰賴可在極端條件下運作的高度專業化材料，例如超導體、光子材料、半導體結構與超高純度元件，這些材料對於裝置性能至關重要。IDTechEx 預估，支援量子技術的材料市場規模，將從 2036 年的 33.8 億美元增長至 2046 年的近 190 億美元。加拿大在先進材料研究、半導體科學和光子學領域的專業知識，使其在全球量子供應鏈中處於有利地位。
總體而言，加拿大憑藉其卓越的學術研究、蓬勃發展的新創企業、政府支持及產業合作，維持在全球量子領域的影響力。面對充滿雄心壯志的聲明與潛在挑戰，例如量子運算的過度樂觀，加拿大正努力將其科學領導地位轉化為可持續的商業優勢。
