2026中研院QPU冬季Workshop

FUJITSU是日本量子電腦整機的製造、開發商，與日本RIKEN理研量子中心有深度合作，目標是開發出日本自研自製的FTQC量子電腦。這次演講的內容主要介紹、評估邁向大規模FTQC實用化所需要面對的課題。

▲ FUJITSU在日本有企業級資料中心、超級運算中心建置的解決方案。下方有趣的提到FUJITSU各個階段算力提升的方式：

1. 運算頻率提升：透過CPU高頻運算

2. 多核心運算：多核心CPU

3. 眾核心運算（Many-Core）：透過更多運算核心提高平行處理能力

4. 以記憶體為中心的架構（Memory-Centric）：著重改善資料搬移、頻寬與運算核心之間的配合。

此外，也投入下一代量子科技與量子啟發式技術（Quantum-Inspired Technology）的計算發展。

量子電腦的種類

▲ 這張投影片把量子閘式系統（Quantum Gate Based System）與求解組合最佳化問題的 Ising Machine 並列。左側包含超導、離子阱、光子等量子硬體，右側則同時包含量子退火與古典 CMOS 電路等方案。這裡要留意，Ising machine 是求解問題的架構分類，不代表每一種機器都使用量子效應；Fujitsu 的 Digital Annealer 也不能直接當成通用閘式量子電腦。

▲ FUJITSU的量子電腦路線圖。FUJITSU研究包含超導量子電腦、鑽石自旋量子電腦。「STAR架構」是 Space-Time efficient Analog Rotation 的縮寫，結合受量子糾錯保護的 Clifford 閘與直接實作的類比旋轉，以較少資源探索 early-FTQC。類比旋轉仍有殘餘錯誤，因此不能把「部分容錯」理解為所有運算都已完整受到保護。[STAR 原始論文]
Ref: https://global.fujitsu/en-global/technology/research/quantum
Ref: https://global.fujitsu/-/media/Project/Fujitsu/Fujitsu-HQ/technology/research/quantum/event-202503/FQD2025japan_guest_talk3.pdf

FUJITSU和RIKEN多量子位元系統開發

▲ FUJITSU和RIKEN的量子計算中心負責人中村泰信(Yasunobu Nakamura)合作開發多量子位元系統。 這個系列的發展重點，是讓量子晶片、封裝、低溫接線和控制電子學一起擴展。Transmon 沿著電荷量子位元的設計脈絡發展；磁通量子位元則是另一條超導電路路線，不能全都直接視為 Transmon 的前身。

▲ FUJITSU和RIKEN已在2025年4月公布256量子位元系統。圖中以64量子位元系統的單位胞與三維接線架構為基礎，說明如何延伸晶片佈局與提高封裝密度；不是把四台獨立量子電腦直接拼在一起。[RIKEN 公告]擴展研究重點包含如何沿用既有64位元的硬體設計成果、提升裝置密度，但也要避免熱功率過度上升。

大尺寸超導電路面板與量子位元變異性

多量子位元晶片的製程開發，其實類似半導體晶圓產業，透過在大面積的晶圓上面集成大量量子電路。相關的量產議題，便牽涉到晶圓上量子位元的均質性。 由於量子響應非常敏感、約瑟夫森節需要極高的工藝，分佈在晶圓上的超導量子位元特性實際上是有一定差異的。可以透過後處理，來讓晶圓上的量子位元更接近各自設計的目標參數。

▲ 這張圖展示影子蒸鍍（Shadow Evaporation）在晶圓不同位置造成的接面幾何與正常態阻值差異，包含側壁沉積的影響。接面阻值與量子位元頻率相關，若頻率偏離設計，便可能出現頻率碰撞，增加非預期的ZZ交互作用。因此，製程一致性與後續頻率調整都很重要。

▲ RIKEN與Fujitsu透過雷射退火（Laser Annealing）調整約瑟夫森節的阻值。利用探針量測接面的室溫阻值，再以雷射局部加熱，使其接近目標值。投影片展示的阻值變異係數由4.1%降到0.6%；這是接面阻值的一致性指標，量子位元的頻率與閘表現仍需低溫量測驗證。

▲ 然而，在邁向更多量子位元的製程時，逐一量測、雷射對準加熱可能不是一個能快速擴展化的方式。 投影片提出多接點探針與偏壓脈衝退火（Bias Pulse Annealing）等平行化方向，兩者都仍以問號標示。重點是探索更有效率的接面調整方式，圖中尚未給出其實作細節或完成驗證的結果。

量子計算中心的基礎建設尺度

邁向「實用化」的量子計算，需要同時考慮演算法要多少邏輯量子位元、電路有多深，以及可以容忍多少失敗機率。物理量子位元與邏輯量子位元之間沒有固定的換算比例；使用的糾錯碼、硬體錯誤率、連接方式和目標邏輯錯誤率，都會改變所需資源。

這場演講將 early-FTQC 的一萬到六萬物理量子位元，與更長期百萬量子位元級的系統需求並列。這些是特定架構與應用假設下的資源估算，不能解讀為跨過某個位元數就必然得到實用量子優勢。對於工程開發者，更直接的問題是：晶片擴大後，控制通道、冷端熱負載、接頭數與機櫃數是否仍然負擔得起？

▲ FUJITSU說明Early-FTQC和實際FTQC所需要的量子位元。

▲ 上圖的控制電子學比較，列出64量子位元系統約7 kW、256量子位元系統約20 kW，並以1024量子位元系統討論約100 kW的規模；百萬量子位元欄則仍標示問號，代表未解決的擴展挑戰。這些是演講投影片中的配置與推估，不能當作各平台通用的耗電規格。

下圖雖把欄位寫成 Required Power，數字卻使用 GWh。GWh 是一段時間累積的「能量」，GW 才是「功率」；照片未交代累積時間，因此不能據此換算成需要幾座核電廠。這張圖適合用來理解基礎建設的重要性，若要做電力規劃，還必須知道運轉時間、設備利用率與冷卻系統的計算範圍。

▲ 由於上述推估量子超算中心的規模極其巨大，FUJITSU便提出一些開放問題，相關的基建要如何達成？由誰協助？以及如何降低相關的成本來增加可實踐性。

從硬體擴展回到校正與維運

這場課程將前幾篇的控制系統、晶片製程與校正問題連在一起。製程變異會使不同量子位元的頻率和閘參數不同；增加位元數之後，除了控制電子學的數量，還需要處理更多耦合關係、頻率碰撞和校正資料。若系統必須長時間停機調整，晶片位元數再多也不容易形成穩定可用的運算資源。

因此，低功耗控制、高密度封裝、可維護的低溫接線與自動校正，都是容錯量子計算的工程前提。接下來的 QC Test、QC Fab，以及 量子位元校正專文，會從測試、製造與參數量測的角度繼續說明。

資料：2026年2月6日 Workshop 現場投影片；本文保留課程當時的技術背景。補充查核：RIKEN／Fujitsu 256-qubit 系統公告（2025）、STAR 架構原始論文。路線圖與資源需求屬於目標或估算。