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Zilin Lin
2024/06/13last_publish_at新興科技的科學報告

量子科技的應用領域正在快速擴展,從理論研究逐步走向實際應用。量子計算、量子通訊和量子感測等技術,憑藉其獨特的量子特性,其潛在好處正在改變我們處理和理解複雜問題的方式,這些技術不僅在科學研究和工業製造中展現出巨大潛力,還在金融、醫療、物流等多個領域帶來顛覆性變革。下列將說明量子科技應用領域概況。


1.旅行、交通、物流

量子技術能讓各種車輛的導航變得更精確,即使在沒有GPS訊號或是在環境噪音干擾的情況下,也能正常運作。目前的導航裝置,像是手機、軍艦、潛水艇,是依賴初始已知位置和航向來推測位置,但這些裝置的可靠性和範圍有限,且需要頻繁校準,容易產生誤差。而量子感測器的校準頻率低,靈敏度高,可以提供更精確的測量數據。量子演算法的應用也可以幫助運輸和物流業者,更有效地管理車隊,降低貨運成本、提高客戶滿意度。同時,量子運算還提供強大的模擬工具,幫助企業預測和應對各種災難事件,從而減少供應鏈中斷或經濟損失。


2.醫療保健

量子技術在醫療保健產業的應用與貢獻甚大。量子技術可以幫助研究人員更瞭解基因組(Genome),發現新分子和新藥物,預測蛋白質摺疊(Protein Folding)結構。另外,還能夠利用量子技術評估個人健康相關數據,為每個人量身定制最合適的治療方案。此外,量子感測器可以更精確地定位人體內的磁訊號,目前的腦磁波儀(Magnetoencephalography)、磁振造影(Magnetic Resonance Imaging, MRI)和心磁圖(Magnetocardiography, MCG)在消除雜訊的能力有限,且體積龐大、易碎,而量子生物感測器則可以在不需要低溫設備之環境下運行,快速、精確地定位磁訊號位置。


3. 電信媒體與

量子技術可以幫助電信業者更精準地規劃網路容量,網路架構最佳化,以及流量管理的改善與效能控制,以提高網路的效率和性能。量子運算還可以開發出更安全的加密技術,從而提升通訊的安全性和隱私保護。此外,還可以處理大量數據,準確預測網路設備的故障和維護需求,從而提高網路的可靠性和穩定性。


4.銀行金融服務

量子運算有望優化金融領域的風險管理策略,藉此降低風險、獲得投資回報。量子技術可以提供更精準的數據分析,透過準確的市場預測和經濟趨勢、辨識潛在風險,使金融機構能夠做出更明智的決策。例如,透過量子計算,金融機構可以更準確地評估不同投資組合的風險,並針對性地調整投資策略,以達到最佳風險與收益平衡。長期來看,量子運算在金融方面最有潛力的應用是投資組合和風險管理。


5.材料科學與製藥

材料科學和製藥業面臨一個大挑戰:如何理解分子和化學反應的行為,這對製藥、能源、農業和材料科學非常重要。透過量子電腦的模擬和建模,研究人員可以在更短的時間內進行更多模擬和試驗,幫助設計出理想的產品,解決這個挑戰。量子計算能大大改變生物製藥的分子結構研究和開發,讓藥物研發更有效率,減少試錯過程。在化學品方面,量子計算可以改進催化劑設計,讓生產流程更省錢。同時,還能夠開發出更創新、更環保的材料,取代石化產品。


6.能源與公用事業

能源和公用事業領域利用量子運算來應對各種複雜的業務挑戰,尤其是減少碳排放這一重要課題。這些應用包含模擬新材料、化學品和能源生產的催化劑,設計新穎的電池和儲能系統,製造更高效的太陽能電池,以及開發新型低碳產品,從而減少碳排放、提高能源利用效率。


7.國防與航太

在太空任務和火箭發射中,對於太空飛行器的設計和發射過程,理解和模擬複雜的大氣條件是必要的,其中,包含高度、溫度、風速、以及空氣密度等因素。量子技術可以用來模擬這些大氣條件,有助於確保太空任務的順利進行和火箭發射的成功。


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