量子運算 量子感測 量子通訊與安全 雲端服務

高效率運算加速AI資料分析 PQC加密免於安全威脅

量子科技重塑資訊版圖 企業宜早布局未來競爭力

2025-05-21
量子技術正迅速推動ICT產業邁向新一波轉型,這些創新可望帶來運算能力的重大飛躍、更高精度的測量,並提供更基礎且安全的通訊方式,對於從電信營運商到雲端服務供應商的ICT業者而言,若能及早掌握這股量子浪潮,應能在未來取得可觀的競爭優勢。

量子技術(包含量子運算、量子感測,以及量子通訊/安全等)正迅速推動資通訊技術(ICT)產業邁向新一波轉型。這些創新可望帶來運算能力的重大飛躍、更高精度的測量,並提供更基礎且安全的通訊方式,對於從電信營運商到雲端服務供應商的ICT業者而言,若能及早掌握這股量子浪潮,應能在未來取得可觀的競爭優勢,但同時也得面對導入與技術整合的挑戰。

量子技術在ICT領域的應用

在實際應用上,業者運用量子力學特性(例如量子疊加與糾纏)執行某些特定問題的運算,速度遠勝古典電腦。在ICT領域,已有早期的實際應用出現,例如5G網路優化、資料分析以及AI等,此類量子演算法可在極短時間內評估龐大的參數組合,大幅提升網路管理效率,未來也有望加速大型資料分析或機器學習應用,例如更即時的用戶行為分析。

舉例而言,義大利業者TIM利用量子優化模型(QUBO)來進行4G/5G基地台的配置規劃,比傳統方法快了十倍,並優化行動語音通話的切換品質,其他如NTT Docomo與D-Wave合作進行試點,透過量子最佳化演算法讓基地台在尖峰時段可以減少15%不必要的訊號傳輸,有效降低網路負載量。 量子運算能在高度複雜的問題上提供前所未有的效率與速度,對ICT業者而言,首先是優化營運與降低成本,包括網路路由、頻譜分配及基礎設施布建的最佳化,能減少營運開支並改善服務品質。第二是促成新服務,電信或雲端服務供應商可透過量子加速,提供高速或高複雜度計算的新型態雲端服務。第三為技術門檻與學習曲線:量子硬體尚不成熟,成本高昂且易出錯;演算法開發也需要高度專業知識。企業若能搶先布局,能率先培養量子技術的Know-how,最後則是注意研發投資風險,由於目前量子硬體規模仍有限,ICT業者需要在硬體尚未完全成熟之際就投下研發資源,承擔較長遠的投資週期。

量子感測(Quantum Sensing)則是另一個領域,量子感測運用量子疊加與量子糾纏的特性,能提供遠高於傳統感測器的測量精度與靈敏度,首先是網路基礎設施管理,高精度的量子計時器(如光學鐘)可在電信網路中提升節點之間的時間同步精度,減少網路延遲並強化系統韌性。再來則是5G與IoT,量子接收器(Quantum Radio)對超弱訊號具備更高靈敏度,可望延伸5G基地台覆蓋範圍,或顯著降低功耗,量子感測目前已被認為有發展潛力。

在量子通訊與安全(Quantum Communications & Security)領域,在足夠強大的量子電腦面前,目前常用的非對稱加密(如RSA、橢圓曲線)有被破解的風險,因此ICT企業必須預先部署「量子安全」。後量子加密(PQC)是以古典電腦實作的新一代數學演算法,能抵抗已知的量子電腦攻擊,美國NIST已陸續公布幾種標準化PQC演算法,並要求政府機構開始替換。而量子金鑰分配(QKD)則是利用量子態不可複製、可被偵測竊聽的特性,在發送端與接收端間分配加密金鑰。適合高敏感度的連線(如資料中心到資料中心)。最後,量子亂數產生(QRNG)是運用量子隨機性取得真正的亂數,用於金鑰產生,遠比偽亂數(PRNG)安全。

在量子通訊與安全的標準上,由美國與歐盟等主要國家開始實施相關法規,推動國營或電信機構先行導入PQC或QKD。歐盟的EuroQCI倡議建立跨歐洲的量子安全網路結構;美國則是由國家量子計畫法案要求政府機構進行「密碼存量(Cryptographic Inventory)」並啟動量子安全升級。在企業案例部分,TELUS(量子網路試驗):在加拿大卑詩省提供30公里的專用光纖,與新創Photonic公司合作測試QKD和量子網路,確保量子通訊能與現有電信網路並存,若測試順利,未來將能提供超安全的企業級服務。而SK Telecom則推出多代Galaxy Quantum系列手機,內建2.5mm×2.5mm的QRNG晶片,搭配Samsung Knox加密,確保行動支付與生物辨識等資訊不被量子攻擊或高階竊聽破解。

整體影響與挑戰

量子科技預計將對現有資通訊價值鏈帶來衝擊,分成上中下游分析,上游(硬體供應、技術研發)部分,量子處理器、感測器、QRNG晶片等需求帶來新廠商機會;現有網通與資料中心設備供應商也必須逐步支援量子功能。中游(電信營運、雲端服務與資料中心)部分,可利用量子計算進行網路路由、頻譜分配等最佳化,以及透過量子感測強化網路監控與維運,並導入PQC/QKD實現量子安全服務。下游(終端服務與消費者)部分,一般用戶可體驗到更安全的行動裝置與應用服務,而企業客戶可採用量子雲端運算或量子安全連線。量子技術有機會成為差異化的服務賣點。

在導入挑戰上,首先是硬體成熟度有限:量子電腦仍處早期階段,量子感測也需要穩定度與小型化突破,加上量子相關研發需龐大經費,建置量子網路或設備都相對昂貴。第二是人才缺口:量子技術需要量子物理、數學與資工的跨領域人才,最後是市場供需失衡,量子技術得與既有ICT環境互通,包含軟硬體與網路協定整合。

結語

總而言之,量子運算、量子感測及量子通訊將成為ICT新一代基礎科技,為產業帶來結構性改變儘管硬體與應用層面仍存在挑戰,國際與產業的共同投入使得量子技術的進程不斷加快。對於ICT領袖而言,積極導入量子技術的策略安排(建立試點專案、培養量子人才、鎖定關鍵應用場景並強化資安),可為企業帶來長期競爭優勢,也能穩固未來在數位經濟中的地位。反之,若忽視量子發展,可能在安全威脅與效率競爭中陷入被動與風險。整體而言,量子技術的出現不僅帶來挑戰,更蘊含產業躍升與價值再造的龐大機遇。

<本文作者:Abby Lin現為產業分析師>


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