量子AI融合浪潮：全球科技巨頭與國家隊加速布局，重塑未來運算格局

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科技產業資訊室(iKnow) - 黃松勳發表於 2025年5月27日

圖、量子AI融合浪潮：全球科技巨頭與國家隊加速布局，重塑未來運算格局

量子運算與人工智慧的融合正在重新定義全球科技競爭格局。NVIDIA近期宣布開設全球量子AI技術商業研發中心(G-QuAT)，其核心設備ABCI-Q被譽為世界最大的量子運算專用研究超級電腦。這項突破性發展標誌著量子運算與AI超級電腦結合的新時代來臨，預期將在醫療、能源和金融等領域解決複雜挑戰。

由日本產業技術綜合研究所(AIST)推出的ABCI-Q超級電腦，搭載2,020個NVIDIA H100 GPU，透過NVIDIA Quantum-2 InfiniBand網路平台互連。系統整合開源混合運算平台NVIDIA CUDA-Q，為大規模量子運算應用提供完整的硬體與軟體協調環境。這種前所未有的規模化量子GPU運算能力，為實用化量子系統帶來重大突破。

在美國方面，量子電路公司(QCI)宣布參與NVIDIA與Supermicro的合作計畫，旨在提升量子研究人員接觸加速運算的機會。該合作涵蓋耶魯量子研究所和QuantumCT等夥伴，奠基於QCI與NVIDIA先前在混合古典量子工作流程方面的成果。QCI現已獲得NVIDIA Grace Hopper超級晶片使用權，這些系統結合ARM架構CPU與Hopper架構GPU。

QCI的發展策略聚焦於「先糾錯再擴展」原則，優先處理量子糾錯這個可擴展量子運算的主要技術瓶頸。與業界普遍採用的大規模量子位元複製方法不同，QCI選擇另闢蹊徑。其超導雙軌腔量子位元架構提供內建錯誤檢測功能，能在物理層面直接辨識主要錯誤來源，有望將容錯所需的開銷降低一個數量級。

這種架構效率使QCI能夠以數萬個物理量子位元為目標進行有用運算，而非規劃需要數百萬量子位元的系統。Grace Hopper系統讓該公司能夠使用加速模擬方法測試和驗證錯誤糾正碼及雙軌量子位元的邏輯錯誤率。同時，該合作也成為整合QCI現有軟體工具與CUDA-Q的測試平台。

在亞太地區，台灣國家高速網路與計算中心(NCHC)正準備推出新一代AI超級運算系統，將大幅提升量子研究、氣候科學和主權AI發展的運算能力。新系統的AI效能將比前代Taiwania 2系統提升八倍以上，預計今年稍晚上線。該系統由NVIDIA最新加速運算平台驅動，包含超過1,700個GPU、兩套NVIDIA GB200 NVL72機架級系統，以及基於Blackwell Ultra架構的NVIDIA HGX B300系統。

NCHC的量子研究計畫著重於混合工作流程和大規模量子模擬。研究人員目前使用CUDA-Q平台和cuQuantum函式庫開發應用程式，包括量子分子生成器框架，用於生成有效化學結構。另一項重要工具是基於cuQuantum張量網路後端的開源量子支援向量機模擬器cuTN-QSVM，支援混合量子古典處理，最近成功模擬784量子位元的量子機器學習演算法。

除了量子運算，升級後的基礎設施還將支援台灣的主權AI國家策略，特別是Taiwan AI RAP和TAIDE（可信賴AI對話引擎）計畫。這些專案正在開發適合在地文化和語言需求的生成式AI模型。TAIDE模型已在教育和醫療環境中應用，包括服務超過2,000名使用者的雙語對話AI機器人，以及協助案例管理師提供準確醫療資訊的AI助理。

在氣候科學領域，NCHC支援多個研究團隊使用NVIDIA的Earth-2平台和相關大氣建模工具。專案採用CorrDiff AI模型改善粗粒度天氣模擬的解析度，以及整合到PhysicsNeMo的DeepMind圖形預測模型GraphCast進行全球規模預測。研究人員也使用FourCastNet AI系統進行氣候變數預測，並將其作為NVIDIA NIM微服務擴展多種天氣情境的推論能力。

這些發展反映出量子運算、量子相關研究與AI融合已成為全球科技競爭的關鍵戰場。從日本的ABCI-Q到美國QCI的創新途徑，再到台灣的主權AI策略，各國都在加速布局這個新興領域。量子糾錯技術的突破、混合運算平台的成熟，以及大規模模擬能力的提升，正在為實用化量子系統奠定基礎。

隨著NVIDIA CUDA-Q等開源平台的普及和各國政府的積極投入，量子AI融合技術有望在未來幾年內實現突破性進展。這不僅將重新定義運算能力的邊界，更將為解決人類面臨的重大挑戰開啟全新可能性，從藥物發現到氣候建模，從金融風險分析到材料科學，量子AI時代的來臨也將會為各行各業帶來更深層的變革。(1419字；圖1)

參考資料：
Quantum Circuits Partners with NVIDIA and Supermicro to Accelerate Quantum-HPC Research. The Quantum Insider. 2025/05/19.
Taiwan' s NCHC to Launch NVIDIA-Powered Supercomputer Supporting Quantum Research. The Quantum Insider. 2025/05/20.
NVIDIA Powers World’s Largest Quantum Research Supercomputer. The Quantum Insider. 2025/05/19.

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