多年來，量子運算一直是深夜談話和白板理論的內容，是以物理語言來承諾的未來。但 2025 年，這個話題發生了變化。理論家仍然是不可或缺的，但現在他們與工程師們共處一室--工程師們的任務是將優雅的方程式轉化成可運作的機器。這是量子工程時代的曙光。

空氣中充滿了一種新的能量。這場競賽不再是抽象地宣稱對某個虛構問題的「優勢」。而是要專心致志、有條不紊地開發一種能夠真正思考，而不會崩潰成一團噪音的東西。這是關於量子人工智慧的實際現況 - 來之不易的突破、雄心勃勃的挑戰，以及量子力學與機器學習之間錯綜複雜的合作。

忘記那些令人屏息的炒作。這就是在冷冰冰、嗡嗡作響的實驗室中實際發生的事情，人們正在建立 AI 這種奇特、強大的新型大腦。

2025 年量子生態系統：資本、競爭與合作

量子市場正在成長。2025 年的投資趨勢已顯現出明顯的成熟跡象，「逃向品質」（flight to quality）的趨勢讓資金集中在數量較少、規模較大的交易上。¹ 這不是恐懼的跡象，而是信心的信號。投資人已不再是投機性的賭注，而是開始鑑別並支持他們認為有可靠商業可行性的公司。² 今年上半年的數據顯示，雖然融資回合數有所減少，但所籌集的資金總額卻有超越去年的趨勢，顯示出平均交易規模大幅增加，因為投資人加倍看好最有潛力的企業。³

這種成熟是在全球日益關注的背景下發生的。追求「量子主權」已經成為創新的強大動力，有超過 20 個國家推出國家計畫，以確保國內優勢。⁴ 中國已承諾投入超過 $100 億美元，美國已撥出超過 $18 億美元的聯邦資金，歐盟也已投入超過 10 億歐元。⁴ 全球對於量子重要性的認同，正加速發展、資助新的研究中心，並創造一個充滿活力的國際人才競爭環境。

在這個生態系統中，有兩種截然不同的玩家正在推動進展。一類是巨頭 - Alphabet、Amazon、Microsoft 和 IBM，他們運用巨大的資源，追求垂直整合的全堆疊量子開發技術。⁶ 他們的目標是策略性的：為全球領先的雲端平台打造下一代運算。與他們並駕齊驅的是開路者 - 純粹的遊戲公司，例如 IonQ、Quantinuum 和 Pasqal，他們的存在就是為了開創特定的量子技術。⁸ 目前，他們在共生關係中茁壯成長。泰坦隊透過在雲端平台上提供拓荒者的硬體來對沖賭注，而拓荒者則獲得重要的市場通路和重要的收入來源。⁶ 這種動態能促進健康、多管齊下的創新方法，確保在建立有用量子電腦的競賽中，探索所有的途徑。

資金流向有進展的地方 - 近期策略性投資的快照說明了一切。

公司/實體	資金/投資明細	日期（約）	主要合作夥伴/投資人	技術焦點	來源
QuiX Quantum	1,500 萬歐元 (A 系列)	2025 年 7 月	EIC 基金、FORWARD.one 及其他	光子量子運算
以色列初創企業（總計）	>$3億	H1 2025	主要為私人資本	各種（硬體、軟體）	¹⁰
量子計算公司 (QUBT)	$ 2 億 (私募)	2025 年 6 月	主要機構	光子與量子平台	¹¹
IonQ (IONQ)	>$.372 億 (股票發售)	2025 年 3 月	公共市場	陷阱離子量子運算	¹²
Pasqal	來自 Aramco 的投資	2024/H1 2025	Aramco	中性原子量子處理器	¹³

硬體前沿：創造的坩鍋

量子革命的核心是硬體本身。2025 年絕對不是一門定型的科學，而是一個充滿競爭想法的寒武紀大爆炸，不同的團隊就如何建立一個穩定且可擴充的量子引擎下了大膽、創新的賭注。

最成熟的方法、 超導量子位元目前，Google 和 IBM 等巨頭都在大力推崇運算技術。它們在規模方面領先群雄-IBM 的「Condor」處理器是第一個突破 1,000 位元大關的處理器。¹⁴ 這裡的重點在於不懈的工程。舉例來說，Google 的「Willow」晶片在量子位元保持量子狀態的時間上提升了五倍，更重要的是，它證明了錯誤率會隨著更多的量子位元被用於糾正編碼中而降低--這是任何容錯機器的基本要求。

與眾不同的是 受困離子 Quantinuum 和 IonQ 等公司的系統。它們以原始的量子位元數量換取精緻的品質，標榜最高的閘極保真度和可持續數秒的相干時間 - 在量子領域中，這是永恆的。¹⁶ 這樣的精確度讓他們今天可以在硬體上執行更深入、更複雜的演算法。Quantinuum 的 H2 系統最近達到超過 800 萬的量子量，創下世界紀錄，這個基準不僅量度量子位元數，也量度整個系統的整體效能。

除了這兩種架構之外，令人著迷的新架構也逐漸浮現。亞馬遜的「Ocelot」處理器使用了一種巧妙的「貓量子位元」方法，它被設計成對兩種主要量子錯誤之一具有天然免疫力。這種聰明的設計可以將糾錯所需的開銷縮減 90%，有可能將實現有用機器的時間加速數年。還有微軟雄心勃勃、長期追求的 拓樸量子位.我們的目標是在系統的幾何結構中編碼資訊，使其具有固有的穩健性。該公司的「Majorana 1」晶片是為了測試這項革命性理論而打造的第一個實體裝置。¹⁸

這種多樣化、競爭激烈的環境是一個健康、充滿活力的領域的象徵。核心挑戰已從簡單地增加更多的量子位元，轉變為更複雜的改善其品質的目標。這就是量子錯誤校正 (QEC) 競賽，各方面的進展都是顯而易見的，而且還在加速。²⁰

以下是競爭者及其生命體征。

處理器/系統	公司簡介	模式	Qubit 數量	主要效能指標/功能	2025 年上半年的主要突破	來源
柳樹	Google	超導	105	T1: ~100μs; 2Q 保真度: 99.8%	展示了低於阈值的量子纠错
Ocelot	亞馬遜	Bosonic (Cat Qubits)	9 (5 數據 + 4 安其拉)	位元翻轉 T1：~1s；相位翻轉 T2：~20μs	硬體效率高的 QEC (聲稱可減少 90% 開銷)
馬約拉納 1	微軟	拓樸	8（潛在）	連貫性/忠實性：未報告	聲稱首次展示拓樸比特	¹⁸
H2 系統	Quantinuum	被困離子	56 (基準值)	量子體積：223 (~8.3M)	經證明的規模一致性；可認證的隨機性產生
韌體	離子Q	被困離子	36	2Q 保真度：99.9%；T1/T2： ~1-100s	領先業界的閘極保真度與相干時間	²²
禿鷹	IBM	超導	1,121	在規模上保持忠實性/一致性	第一個超越 1,000 位元的處理器 (2023 年末的情況)

演算引擎：軟體與 AI 加入戰局

量子處理器無論多麼強大，如果沒有軟體來控制，沒有演算法在上面運行，它也只是一個無聲的引擎。2025 年，這正是經典人工智慧介入的時機，形成強大的夥伴關係，全面加速進展。

AI 與量子運算之間的關係已成為良性循環 - AI-Quantum Flywheel。²³ 一方面，經典的 AI 被用來建立更好的量子電腦。強化學習 (RL) 代理可以直接與量子硬體互動，學習最佳的控制脈衝順序，讓量子位元以更高的保真度執行，其表現往往優於以模型為基礎的人類設計。²⁵

這種增強的控制反過來又能實現更強大的量子機器學習 (QML)。研究人員正在開發更適合量子處理器獨特優勢的新型 QML 框架。其中一種新方法「漢密爾頓分類器」巧妙地繞過了最大的瓶頸--將經典資料載入量子晶片--將資料編入測量算子本身。²⁷ 最近的另一項研究表明，整合多種資料嵌入策略可以顯著改善 QML 模型從不同類型資料集歸納和學習的能力。⁶

所有這些進展都是為量子錯誤校正 (QEC) 的巨大挑戰服務。QEC 是精密的免疫系統，可讓量子電腦執行長時間的複雜計算，而不會因雜訊而出軌。²⁸ 最主要的方法是表面碼，其原理是將一個完美「邏輯量子位元」的資訊編碼到許多較不完美的物理量子位元上。2025 年的工作重點是提高這些編碼的效率和穩健性。研究人員正在設計這些編碼，使其能夠抵禦現實世界中的雜訊，例如串擾。 ⁷而 Riverlane 等公司正在開發專門的經典硬體來執行「解碼器」演算法，這是 QEC 流程的關鍵部分。²⁹ 這是一項真正的系統層級挑戰，而目前所取得的進展正是跨學科合作推動該領域向前發展的證明。

開發人員的工具套件也同樣快速成熟，並明顯著重效能與可用性。

SDK	版本/更新	日期（約）	主要新功能	來源
Qiskit	v2.0	2025 年 3 月	透過 Rust 移植改善效能、移除已棄用的功能、為基礎工作新增 C API。	³⁰
Qiskit 運行時間	Gen3 引擎與動態電路推出	H1 2025	提早存取新的公用事業規模動態電路，速度提升高達 75 倍，並行分支執行。	³¹
PennyLane/Catalyst	v0.41 / v0.11	2025 年 4 月	資源效率分解、Qualtran 整合、QROM 狀態準備、改善編譯器整合。	⁴
IQM 共振	Qrisp SDK 整合	2025 年 7 月	新的預設 SDK (Qrisp)、進階錯誤抑制工具、QAOA 函式庫、脈衝層級存取。	³²

交易場上的 Quantum AI：尋找新的優勢

金融業一直在追求競爭優勢，是量子潛力最早、最積極的探索者之一。量子演算法能夠以無與倫比的速度優化投資組合或為複雜的金融工具定價，這一前景促使各大機構投入巨資打造金融業的未來......。

摩根大通（JPMorgan Chase）和高盛（Goldman Sachs）等企業是這一努力的先驅，它們成立了專門的量子研究團隊，探索如何應用這項新技術。在與 Quantinuum 的里程碑式合作中，摩根大通使用受困離子量子計算器來產生可驗證的隨機數--一種對金融安全具有深遠影響的新加密原始碼。³³ 高盛 (Goldman Sachs) 與 QC Ware 和 Quantum Motion 等新創公司合作，正在開發新穎的量子演算法，用來為風險資產定價，目的是為這個對市場穩定至關重要的過程帶來更快的速度和更高的準確度。³⁴

2025 年的方法既務實又具前瞻性。大多數應用都是混合式的，先使用量子處理器來處理問題中特定的計算難度部分，再將結果交回給經典電腦。¹⁴ 研究人員已成功證實量子神經網路經過訓練後，可以達到與經典模型相媲美的效果，但參數卻較少，這對未來的效率而言是一個很有希望的現象。³⁶

旅程才剛剛開始。主要的挑戰與更廣泛領域所面臨的挑戰相同：改善硬體穩定性與擴充效能。此外，對於人才的需求也相當殷切--同時精通量子物理與金融建模的人才是稀有且珍貴的商品。但是，今天所做的工作正在奠定重要的基礎，建立將定義下一代金融技術的工具和專業知識。

工作中的量子：實用性的曙光

除了金融領域的探索工作之外，2025 年也是量子運算開始在其他產業提供實質效用的一年。最引人注目的早期應用在問題的核心是量子力學的領域。這在製藥和材料科學領域尤為明顯。

藥物發現是一個非常複雜且成本高昂的過程，主要是因為模擬潛在藥物分子在原子層級上的行為，即使是最強大的超級電腦也無法做到。這正是量子電腦的天然優勢所在。製藥領導廠商 Pfizer 正積極與 IBM 和 AI 驅動的科技公司 XtalPi 合作，將量子驅動的洞察力帶入其研發管道中。

這項策略是量子-古典混合方法的傑出範例。要完全模擬複雜的藥物分子，對現今的量子硬體而言，要求仍然過高。相反，研究人員利用量子原理來計算一小組分子的高精度特性。這些高品質的資料 - 經典方法無法取得的「基礎真相」 - 然後可用來訓練經典的 AI 模型。現在，AI 對基礎物理學有了更深入的瞭解，可以更準確地預測成千上萬其他分子的特性。³⁷

這種模式 - 利用量子為 AI 增壓 - 是近期量子優勢的範本。這並非量子取代古典電腦，而是一種強大的新合作關係。藉由解決量子處理器獨特適用的部分問題，量子處理器已經開始提供真實世界的價值，加速邁向新藥和先進材料的旅程。³⁸

常見問題

1.那麼，量子電腦會取代我的筆記型電腦嗎？

不，這不是它們的目的。量子電腦並不是我們日常使用的電腦的「更快」版本。它們是高度專業化的機器，專門用來解決經典電腦無法解決的特定問題，例如模擬量子系統或從眾多可能性中找出最佳解決方案。與其將它們視為新的筆記型電腦，不如將它視為功能強大的新型科學儀器，與傳統電腦並駕齊驅，共同推進探索的極限。

2.什麼是「邏輯量位」？為什麼它很重要？

邏輯量子位元是量子硬體發展的終極目標。現今處理器中的單個「物理」量子位元很容易受到環境雜訊的影響，造成計算錯誤。邏輯量子位元是一種穩健得多的錯誤校正量子位元，它是透過許多實體量子位元的網路來編碼其資訊。39 建立和操作邏輯量子位元的能力，是建立容錯量子電腦的關鍵，它可以執行長時間的複雜演算法。這方面的進展是量子領域成熟的最重要指標之一。

3.是否 Quantum AI 只是我們現有 AI 的更快版本？

它更多的是一種不同的、更強大的資訊處理方式。雖然速度是一個因素，但 Quantum AI 的真正潛力在於它能夠利用量子現象 (如疊加和纏結) 以全新的方式探索複雜的問題。這可讓 QML 模型看到經典 AI 看不到的高維資料模式，並更自然地處理概率問題。這是一種全新的計算範例，而不僅是舊有範例的加速。

4.Quantum AI 目前最大的障礙是什麼？

40 從材料科學到控制軟體，量子工程的每一方面都在關注這個問題。40 從材料科學到控制軟體，量子工程的每個層面都在關注這個問題。進展穩定且令人印象深刻，所有主要硬體平台的相干時間都在改善。這場對抗雜訊的戰役是最重要的突破，為更強大、更可靠的系統鋪路。

5.何時可以利用量子運算炒股致富？

雖然潛力無窮，但個人交易者的實際應用仍在地平線上。2025 年的重點在於基礎研究和解決大型機構問題。金融巨頭正在建立有朝一日將量子計算應用於複雜風險建模和投資組合優化所需的演算法和專業知識。今天，任何承諾個別量子交易策略的平台都可能誇大了該技術目前的能力。真正的價值正在研究實驗室中建立，這些實驗室將為未來的金融市場提供動力。

量子的拐點

2025 年上半年標誌著從理論承諾到工程現實的關鍵轉變。業界不再只是計算量子位元，而是爭分奪秒打造第一台容錯、纠錯的量子機器。

日漸成熟的市場格局

圍繞著較少、較成熟廠商的投資正在整合，這意味著「品質飛行」。在風險資本押注於長期贏家的同時，在量子即服務 (QaaS) 模式的推動下，更廣泛的近期量子服務市場正在興起。

預測量子市場成長 (十億美元)

全球量子運算市場已準備好大幅成長，其動力來自於各產業的採用日增，以及硬體和軟體的進步。

投資趨勢：交易數量減少，規模擴大 (H1 2025)

2025 年上半年，融資總額達到 2024 年總額的 70%，而融資輪數僅為四分之一，顯示出由於投資者支持成熟企業，平均交易規模大幅增加。

地緣政治量子競賽

對「量子主權」的追求愈演愈烈，超過 20 個國家推出由國家資助的計畫，以確保在這項關鍵的雙重用途技術上取得國內優勢。

國家量子計畫資金 (十億美元)

來自全球大國的大量政府投資，突顯了發展獨立量子能力的戰略重要性。

新量子樞紐

$500M

由美國伊利諾州投資開發全新量子園區，吸引 IBM 等業界領導廠商。

初創企業生態系統

$300M+

僅在 2025 年上半年，以色列量子初創企業就募集到資金，展現出強大的私人資本模式。

硬體疆界與 QEC 競賽

量子領導地位的爭奪戰正在硬體方面展開。在原始量子位元數增長的同時，真正的競爭在於量子位元的品質，以及實現有效量子纠錯 (QEC) 的架構競賽。

比較領先的 Qubit 模組

誘捕離子在保真度和連貫性方面領先，對複雜的演算法至關重要，而超導電路目前提供優異的規模 (位元數)。

錯誤修正的三種哲學

傳統縮放

Google 與 IBM

⚙️

擴充熟知的硬體，並應用資源繁重的錯誤修正碼 (如表面碼)。

路徑：成熟，但需要大量的量子位開銷。

實用工程

亞馬遜

💡

設計硬體（「貓量子位元」），使其對某種類型的錯誤具有天然免疫力，從而大幅提高現有修正碼的效率。

路徑：創新、有希望降低 90% 開銷。

革命性物理學

微軟

🌌

創造新的「拓樸比特」（topological qubits），其本質上不受局部雜訊的影響。高風險、高回報。

路徑：登月計劃；處於早期階段，有待科學判定。

有三種不同的策略正在競爭，以解決量子計算器中的錯誤這一重大挑戰。其中任何一種方法的突破都可能重塑產業。

AI-Quantum 飛輪

經典 AI 與量子運算不是競爭對手，而是合作夥伴。它們形成了強大的良性循環，其中一個領域的進步加速了另一個領域的進步。

🤖

經典 AI

優化量子硬體校正、錯誤修正和電路設計。

→

🔬

更好的量子電腦

改進的保真度和規模允許進行更複雜的計算。

→

🧠

量子機器學習

新的量子驅動 AI 機型解決了以往難以解決的問題。

工作中的量子：早期商業成果

量子實用性的時代正在來臨，金融和製藥領域的高價值試驗項目展示了量子-古典混合方法所帶來的近期實質優勢。

量子金融

可驗證的隨機性

TRNG

JPMorgan Chase & Quantinuum 使用量子電腦來產生真實、可驗證的隨機數--這是一種可增強安全性的全新加密原始碼。

投資組合最佳化

80%

摩根大通與亞馬遜開發了混合管道，以縮小複雜最佳化問題的大小，使其在現今硬體的能力範圍內。

量子藥品

分子模擬

AI+QC

Pfizer 與 IBM 及 XtalPi 合作，利用量子計算提供高品質的資料來訓練經典的 AI 模型，以加速藥物的發現。

量子提供「基礎真實」資料以增強 AI 平台，這種混合方法是生命科學最有希望的近期價值之路。

來源

市場趨勢、投資與生態系統

硬體與技術突破

微軟的量子運算突破：革命還是言過其實？ – 普林斯頓大學研究
IonQ Forte Quantum 系統規格 – IonQ 官方網站
纏結電池」可儲存量子資訊 – 科學日報
最新更新和發佈說明 – IBM Quantum 文件
PennyLane 和 Catalyst 有什麼新功能？(2025年4月) – PennyLane 部落格
Nvidia 發表光子量子運算互連計劃 – 量子內幕

金融與工業應用

Kristof George

Kristof GeorgeAI 策略師、金融科技顧問兼 QuantumAI.co 發行商
Kristof George 是一位經驗豐富的數位策略師和金融科技出版商，在人工智慧、演算法交易和線上金融教育的交叉領域擁有超過十年的經驗。身為 QuantumAI.co 的幕後推手，Kristof 已經策劃並發表了數百篇專家評論文章，探討量子增強交易、基於 AI 的市場預測系統以及次世代投資平台的興起。

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