鄧揚耀

國立台北大學企業管理學系碩士班

過去數十年來，0和1是大家所熟知的傳統電腦運算法則，也就是所謂的二進位制。透過各種0和1的組合，傳統電腦為我們解決了許多原本被視為非常複雜的問題。那什麼是量子計算呢？與傳統電腦不同，量子計算不是只有單純的0和1而已，它可以是0和1的各種線性組合，以不同程度的0和不同程度的1所組合而成，我們將其稱為量子的疊加態。為了更清楚的了解兩者之間的差異，我們可以用地球來想像，傳統電腦的0、1位元，就是位於南極和北極的兩個點，也就只能存在於這兩點，而量子計算的量子位元，則是可以存在於整個地球的任何一點。正因為可以同時存在0和1，才讓量子計算可以有指數般的加速。

量子的疊加或許看起來很神奇，但其實量子最神奇的地方在於不可觀測性，不管私底下量子如何疊加、糾纏，只要我們一觀測，量子卻會馬上變為一般我們所認知的0、1。這也是為什麼我們可以將量子計算實際應用，不管量子背後複雜的運算是什麼，在我們需要的時候，他就可以變成我們所需要的樣子。

有了量子計算，或許就可以解決許多目前被視為無解的難題，像是許多優化與最佳解的問題，為了因應各種不同的情境，會產生非常龐大的計算量，以目前的傳統電腦，可能需要好幾十天才能得到答案，甚至是無解，但有了量子計算，似乎都能迎刃而解。

而量子計算目前被認為可行的主要應用有，醫療、通訊、金融服務、交通、AI、天氣預報等領域，以金融服務為例，投資組合是金融機構創造金融產品的工具，投資需要選擇多樣投資標的以分散風險。一般金融產品的設計法則要不是固定風險並極大化利潤，就是固定利潤以極小化風險，二者都牽涉到優化的問題。因為產品組合複雜，可能會碰到計算量太過龐大的問題；又因為牽涉到優化，也會碰到局部最優值的問題－就是所選擇的組合局部而言可能是最佳，但全局來看仍有更好選擇。這些對量子計算全不是問題，量子計算善於執行平行運算，高維度造成的困擾較小；而量子計算具有機率穿隧的特性，不會受困於局部最小值的谷底。

量子計算是目前各大科技巨頭爭相發展的領域，如Google、IBM、Intel，都紛紛投入大量資金，個個都想在這個領域取得先機，相關研究也確實指出量子計算能大幅縮短運算時間，驗證了量子電腦的未來發展潛力，但從現階段來看，量子計算仍處於早期發展階段，若要達到商業化目標，根據專家的看法，可能還需要10年以上的努力。

關鍵字：量子計算、量子疊加、最佳化、金融服務