一、前言

隨著量子運算、量子通訊與量子感測等量子資訊系統(Quantum Information Systems, QIS)相關技術逐步邁向實用化，量子科技已成為美中等主要國家政策規劃與研發布局的重要項目。在此背景下，美中經濟與安全審查委員會(U.S.-China Economic and Security Review Commission, USCC) 受美國國會委託，於 2025 年發布《爭奪量子霸權：美中量子科技競賽》(Vying for Quantum Supremacy: U.S.-China Competition in Quantum Technologies)研究報告，報告中彙整美中兩國在量子運算、量子通訊與量子感測等關鍵領域的發展現況，綜整如下(摘要請參閱圖一)：

二、中國

中國採取國家主導之發展模式推動量子科技，將科學研究成果與產業規劃及國家戰略目標加以整合。在「十三五」與「十四五」規劃及相關政策引導下，中國逐步建立高度整合的量子科技發展體系，串聯政府部會、中國科學院(CAS)、國有企業與頂尖大學，並透過具任務導向之重大研發計畫推動相關布局。在此架構下，「墨子號」量子科學實驗衛星、京滬量子通訊幹線(Beijing–Shanghai Quantum Communication Backbone)，以及「九章」與「祖沖之號」量子電腦等成果，顯示中國量子科技體系在國家主導模式下，具備將實驗室研究產出轉化為重大國家級成果的能力。

(一) 量子通訊
量子通訊為中國量子科技中具代表性的發展領域，其推動動力主要來自國家安全需求。在國家主導下，中國逐步建構涵蓋地面與太空的量子通訊體系，並聚焦於量子密鑰分配(Quantum key distribution, QKD)技術的研究與驗證，以支援政府、金融與關鍵部門的安全通訊應用。

在技術與部署進展方面，中國已完成量子通訊衛星與長距離光纖量子通訊網路的建置。2016 年，中國科學院成功發射「墨子號」量子科學實驗衛星，並於後續實驗中驗證衛星對地量子加密金鑰傳輸的可行性，顯示量子通訊可透過衛星與地面網路整合，支援跨區域乃至跨國的安全通訊。在地面網路方面，2017 年完工的「京滬量子通訊幹線」全長約 2,000 公里，透過沿線設置的 32 個可信任之中繼節點(Trusted Nodes)，傳輸政府與金融體系等關鍵資訊，並持續向其他城市與地區延伸。整體而言，中國量子通訊已成為其量子科技量能中，較早進入具體部署階段的技術領域。

(二) 量子運算
中國量子運算之發展，主要受到國際先進量子運算能力快速演進，以及提升先進運算技術自主性的政策目標所驅動。在政策方面，中國已將量子運算納入中長期科技規劃之中。例如：「十三五國家科技創新規劃」將量子運算列為科技創新重點領域，並以研發通用型量子運算原型機與實用化量子模擬器為目標。

近年來，中國於超導量子電腦研發方面陸續取得進展，研究成果主要集中於光量子電腦(photonic quantum computer)與超導量子電腦(superconducting quantum computer)等。2020 年，中國科學技術大學研究團隊發表「九章」光量子電腦。數個月後，亦推出「祖沖之號」系列超導量子電腦(62 量子位元)，並持續擴大量子位元規模。此外，中國的量子電腦布局已由以學術研究為主，逐步延伸至量子運算平台與產業生態系建構。2023 年，中國電信發布「天衍」量子運算雲端平台，提供量子運算相關研發與測試服務；2025 年，中國科學院、中國電信量子集團與量子科技企業國盾量子推出以商業化應用為導向的「祖沖之三號」超導量子電腦，並進一步與「天衍」量子運算雲端平台整合。

整體而言，中國在部分技術 (如超導量子電腦)已取得具體進展，但在高度集中資源推動下，量子運算各技術之發展呈現不均衡情形。此外，中國目前在低溫、光學與控制等關鍵設備上，仍高度仰賴外部供應。

(三) 量子感測
近年來，中國政府逐步將量子科技整體布局延伸至量子感測與量子測量領域。在政策方面，「十四五」規劃已將量子精密測量技術列為重要發展項目，其後發布的《測量發展規劃(2021–2035)》亦提出建構以量子測量為核心的國家先進測量體系。

在研究與設施布局方面，中國持續擴大對量子感測研究的投入，並建置多項大型研發平台。例如，中國科學院成立精密測量科學與技術創新研究院，作為量子精密測量的重要研發據點；且自 2019 年起，中國亦建置大型地下研究平台「沼山原子干涉儀重力天線」(Zhaoshan Long-baseline Atom Interferometer Gravitation Antenna, ZAIGA)，用於重力波與地球物理相關的精密量測研究。同時，中國亦推動光學晶格鐘(optical lattice clock)、氮-空位中心(nitrogen-vacancy center, NV)磁力計技術等量子感測技術研發，並將強化高精度量測儀器之國內供應能力列為重要政策目標。

整體而言，中國量子感測技術目前多仍處於研究與實驗驗證階段，並面臨系統整合與可靠度等挑戰。然而，在國防現代化與先進測量等需求的帶動下，預計量子感測仍將持續成為中國政府關注的重要技術領域。

三、美國

美國以多元創新生態系為發展基礎，透過聯邦政府協調相關部會，並整合學術與產業資源，逐步推動量子科技研發與應用布局。2018 年美國國會通過《國家量子倡議法》(National Quantum Initiative Act, NQIA)，啟動國家量子倡議(National Quantum Initiative, NQI)，並設立國家量子協調辦公室(National Quantum Coordination Office, NQCO)，統籌聯邦政府量子科技相關事務。

隨後，美國能源部(DOE)設立五所「國家量子資訊科學研究中心」(NQISRCs)，整合多個研究機構與研究團隊，推動量子運算、量子通訊與量子材料等重點研究；美國國家科學基金會(NSF)成立「Quantum Leap 挑戰研究院」(Quantum Leap Challenge Institutes, QLCIs)，支持大規模、跨領域之前沿量子資訊科學研究。國家標準與技術研究院(NIST)亦成立「量子經濟發展聯盟」(Quantum Economic Development Consortium, QED-C)，以促進政府、研究機構與產業界之協作。

(一) 量子通訊
美國在量子通訊領域主要聚焦於後量子密碼學(post-quantum cryptography, PQC)與量子網路相關技術。鑑於量子電腦未來可能對既有加密機制構成威脅，且美國國家安全局(National Security Agency, NSA)亦評估量子密鑰分配(QKD)系統在現階段仍受限於技術與硬體條件，對整體安全效益之提升仍有限，美國政府因而將 PQC 視為通訊與資料保護的主要因應方向，未將 QKD 列為優先推動項目。

在PQC方面，美國國家標準與技術研究院(NIST)已制定多項標準，涵蓋通訊加密與數位簽章等關鍵保護機制，並鼓勵政府與機構逐步採用，以因應「先竊取、後解密」的潛在資安風險。除密碼技術外，美國亦同步投入量子網路基礎技術的研發與測試。例如，美國能源部(DOE)阿岡國家實驗室(Argonne National Laboratory)與芝加哥大學共同建置「Argonne Quantum Loop」量子網路平台，用於長距離量子通訊實驗與測試。

在產業方面，美國多家企業亦投入量子網路相關技術研發與應用。Amazon Web Services(AWS)與哈佛大學(Harvard University)合作，於波士頓地區建置量子網路實驗場域，推動量子通訊關鍵技術之研發與驗證，如量子中繼器(quantum repeater)、量子記憶體(quantum memory)等；Qunnect 則於紐約建置 GothamQ平台，作為串聯政府、國家實驗室、大學與產業界的量子通訊試驗平台。

(二) 量子運算
在量子運算領域，美國採取多技術並行發展的模式，涵蓋超導(superconducting)、中性原子(neutral-atom)、離子阱(trapped-ion)、光子(photonic)與拓撲式(topological)等不同量子電腦架構，各項技術已陸續展現具體成果。例如，IBM 發表具備 1,121 個量子位元的超導量子晶片，並推出新一代量子處理器 Quantum Nighthawk；Atom Computing 與 QuEra Computing 分別建置以中性原子量子位元為技術基礎的量子電腦系統；在離子阱技術方面，Quantinuum 與 Microsoft 合作實現 12 個邏輯量子位元(logical quantum bit)^*。

^*註：邏輯量子位元係由多個量子位元組成，並透過量子糾錯機制降低錯誤發生機率，使其成為可穩定運作之量子運算單元。

然而，不同量子運算技術多仰賴各自獨立的硬體、製程與軟體體系，且專業知識差異顯著，使相關成果難以在不同架構間整合運用，進而增加系統規模化與應用擴散的挑戰。為了因應前述挑戰，美國政府透過建置測試平台、共用製程平台及研究合作等機制，提供跨技術研發支援。例如，美國能源部(DOE)Q-NEXT計畫建置超導與半導體等量子技術測試平台與製程研發設施，同時透過量子優勢協同設計中心(Co-Design Center for Quantum Advantage)，建構跨材料、元件與演算法協同設計的研究環境；National Science Foundation(NSF)則支持 National Quantum Nanofab 的建置，作為產學界量子奈米製程與元件研發的共用平台。

(三) 量子感測
美國量子感測的研發布局，主要由國家標準與技術研究院(NIST)與美國國防部(DOD)等單位推動。NIST長期投入原子鐘與高精度量測標準相關研究；美國國防高等研究計畫署(DARPA)則關注量子感測在定位、導航與精準計時等國防關鍵應用上的發展，包括在 GPS 失效或受干擾情境下的自主導航能力；NASA噴射推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory)亦投入量子重力量測與深空導航等相關研究，探索其於航太與行星科學任務中的應用。

相較於量子運算，量子感測相關技術因應用場域分散、技術多元，且多屬高度專業化與任務導向之應用型態，其發展情形較難以單一標準進行評估。然而，整體而言，美國目前在量子感測技術方面仍具相對領先優勢。