第988期-量子技術加速數位孿生的全面進化
關鍵字：量子技術、數位孿生
（本評析內容及建議，屬作者意見，不代表財團法人國防安全研究院立場）
資訊工業策進會於今年3月11日在台大醫院國際會議中心舉辦一場「Q2T 國際量子電腦暨軟體&加密通訊感測高階論壇」，會中來自世界各國研究量子技術軟硬體的企業或研發機構紛紛分享其對於量子技術的研發成果。包含：日本Quemix發展糾錯量子演算法開發半導體材料計算之應用；台灣智慧雲端公司結合超級電腦與量子電腦推動人工智慧的創新；德國QUDORA則發明容錯型離子阱量子電腦，同時已經在日本與德國營運，正在為德國航空公司計算相關問題。日本TOSHIBA則是從事量子金鑰分發（Quantum Key Distribution, QKD）與後量子加密（Post-Quantum Cryptography）的加密通訊，同時在2025年與法國金融服務公司合作進行一項名為「Orange Quantum Defender」的服務，一同建立量子安全基礎設施以確保數據在傳輸過程中不遭竄改。另外還有日本國立研究開發法人量子科學技術研究開發機構發表量子感測技術，以及日本D-CLUE發表退火量子電腦的應用。因此，隨著2025年「量子產業化元年」的到來，[1]量子技術與數位孿生（Digital Twin, DT）的結合，在可預見的未來，將從理論模擬邁向實質的生活應用。
量子技術為數位孿生提供從「數據感知」到「運算處理」的升級
量子技術對數位孿生的提升，不僅是加快運算速度，而是從各方面彌補目前數位孿生的缺失，當前數位孿生中的模型在處理多重物理耦合（例如：流體+熱傳+結構應力）時，為了運算效率，必須進行大量「簡化」或「線性化」，或者是加入許多的限制條件與初始條件，因此會與真實的模型有落差。在運算處理維度上，數位孿生遇到求解複雜的線性方程組常常需要花費許多時間，甚至發散無解。所以遇到複雜的系統如：航太流體力學或半導體原子態模擬，量子電腦能從過去花費數週的計算轉變為即時的預測，加速數位孿生的即時動態反應。此外，真實模型中的感測數據（如震動、電磁干擾）往往帶有隨機雜訊，傳統數位孿生在過濾雜訊時，常會連同「關鍵特徵訊號」一同濾掉，導致模型失真。因此引進量子運算利用疊加態（Superposition），可以同時模擬參數空間中的多重物理現象，讓數位孿生的「初始條件」更貼近真實。其次，利用量子相干性（Coherence），感測器能分辨極其微弱的信號，降低其失真。更進一步來看，數位孿生的準確性必須建立在「不可竄改數據」的條件。當數位孿生被應用於軍事決策或金融關鍵設施時，這種「量子安全基礎設施」是確保模擬結果不因惡意數據輸入而失真。總而言之，2025年作為量子產業化元年，我們見證量子技術正從實驗室走向實體產業。量子技術對數位孿生的提升，是從感測的「高擬真」、運算的「高速度」到傳輸的「高安全性」全方位進化。未來希望結合台灣智慧雲端等混合運算架構，數位孿生將不再只是事後分析的工具，而將成為協助人類準確的預測、即時決策的技術核心。
[1] 姚惠茹，〈全球科技產業下一個創新關鍵？工研院「量子產業化元年」揭示產業契機〉，《科技新報》（TechNews），2025年10月17日，https://technews.tw/2025/10/17/quantinuum-iektopics/。
