在2043年，台灣的科技產業蓬勃發展，成為全球創新科技的領導者之一。隨著AI（人工智能）技術的進步，台灣在智慧城市、自動駕駛、生物科技等領域取得了顯著的成就。在這充滿挑戰和機遇的年代，台灣的科研人員不斷推陳出新，為全球的科技進步做出了重要貢獻。
【在2043年】北約報告 |北約科技組織發佈 |2024 |
教育改革
教育體系在2043年發生了深刻的
新技術的發展對生活、工作和戰爭方式產生的重大影響
——北約科技組織報告摘錄
量子科技的研究與應用
量子計算
利用量子疊加和糾纏原理創建量子位元（qubits）進行計算。Quantum Information Science（量子信息科學）則是更廣泛的概念，包括開發基於量子的算法、編程語言、界面等。量子計算機被視為使用專用量子處理器解決特定類型優化和模擬問題的工具。
一、量子科技的產業發展和應用潛力
量子計算、通信和傳感等技術領域已經取得了顯著進步，正處於商業化和部署的階段。這些技術的發展將不僅影響軍事和國防領域，也將對經濟和社會的各個層面產生深遠影響。
二、量子計算的進展與挑戰
量子計算領域取得了重大突破，但仍然面臨著一系列工程挑戰，包括量子比特的可靠性和可擴展性。解決這些問題對於實現量子計算的商業化和軍事應用至關重要。
量子科技的研究與應用
量子計算
利用量子疊加和糾纏原理創建量子位元（qubits）進行計算。Quantum Information Science（量子信息科學）則是更廣泛的概念，包括開發基於量子的算法、編程語言、界面等。量子計算機被視為使用專用量子處理器解決特定類型優化和模擬問題的工具。
量子傳感
利用量子系統特性或現象測量物理量。量子計量學用來區分基於量子效應的現場測量傳感器，如用於定位、導航和定時（PNT）的磁場或重力場測量。
量子材料
材料特性受量子現象影響，如石墨烯或石墨乙烯等二維材料，以及量子拓撲材料。
量子計算里程碑
目標
量子比特數量
從54個增加到433個，預計明年將超過1000個，2030年達到百萬個。
量子計算機的挑戰
擴展性、噪聲、串擾、穩定性和商業化。
量子計算的研究與投資
量子計算研究主要受到商業利益的驅動，儘管目前存在經濟環境的不確定性和對投資回報的需求，但專用量子計算設備可能在中期內問世，而通用量子計算機的商業化則可能需要更長時間。專家估計，這樣的量子計算機可能在15到50年內實現。從中期來看，國防領域或可從新量子優化算法和模型中受益，但量子計算機的短期效用可能受限於含噪聲的中等規模量子器件（NISQ）。新的量子計算方法，如氮空位或光子系統，有望解決當前超導量子比特和離子阱方法的侷限性。即使存在“量子寒冬”的風險，量子計算機終將問世，儘管可能比預計的10年更久。
延伸閲讀…
量子技術的挑戰與展望
儘管投入大量研究與開發，完全實現這些技術仍面臨諸多挑戰。從長遠來看，當量子設備能夠在多種時間和距離尺度上可靠地利用糾纏，且糾纏的量子比特數量增加時，量子能力將有顯著提升。
全新量子技術或許不會立刻顯著影響我們的生活，但其影響將逐步體現在傳感器、通信和計算機等領域的進步上。一旦技術成熟，這些進步很可能對軍事行動產生重大影響。儘管量子技術可能對北約的運作方式帶來革命性變化，但目前大多數技術仍處於初級開發階段，要克服這些挑戰、實現作戰系統的應用，仍有很長的路要走。
超靈敏的重力、磁力或聲學傳感器
將極大地提升水下作戰的有效性，有可能使海洋變得“透明”。
量子雷達
可能會使現有的隱形技術無效，提供更精準的目標識別，並允許進行秘密探測和監視。
精準的時鐘
將有助於開發不依賴全球定位系統的定位、導航和定時系統，使其在任何條件下都能運作。
量子密鑰加密
將支持更安全、更難破解的通信。
量子計算
可能是最具破壞性的量子技術，它將使當前計算機無法完成的優化、人工智能和其他任務成為可能。
量子技術的互操作性將是一個重要考慮因素，特別是在量子加密和通信協議標準化方面。而PNT、傳感器和計算技術因將直接集成到作戰能力中，其互操作性挑戰相對較小。
在量子技術的研發過程中，傳感器的作戰可行性仍然是研究的重點領域之一。儘管量子信息科學(QIS)在量子計算、算法、密碼學和知識應用等方面取得了顯著進步，但量子計算技術本身的工程挑戰仍然巨大。
總之，量子技術是當前所有新興數字技術中最新興、變化最為劇烈的領域之一。特別是對新型傳感器的研究，被視為具有重要戰略意義。雖然量子信息科學的研發已經取得了長足進步，但量子計算的
量子計算的競賽與挑戰
在量子計算的競賽中，中國、谷歌、IBM以及多個國家的聯盟正投入大量資源，力爭在開發專用量子計算機（如量子退火優化器）和通用量子計算機方面取得突破。量子比特數量已從54個躍升至433個，預計明年將達到1000個以上，並計劃在2030年交付百萬量子比特的系統。這是一項令人印象深刻的技術成就，但長期擴展、噪聲、串擾、穩定性和商業化等挑戰依然巨大。實現百萬量子比特系統所需的技術和投資是空前的。
量子計算里程碑
目標
量子比特數量
從54個增加到433個，預計明年將超過1000個，2030年達到百萬個。
量子計算機的挑戰
擴展性、噪聲、串擾、穩定性和商業化。
量子計算的研究與投資
量子計算研究主要受到商業利益的驅動，儘管目前存在經濟環境的不確定性和對投資回報的需求，但專用量子計算設備可能在中期內問世，而通用量子計算機的商業化則可能需要更長時間。專家估計，這樣的量子計算機可能在15到50年內實現。從中期來看，國防領域或可從新量子優化算法和模型中受益，但量子計算機的短期效用可能受限於含噪聲的中等規模量子器件（NISQ）。新的量子計算方法，如氮空位或光子系統，有望解決當前超導量子比特和離子阱方法的侷限性。即使存在“量子寒冬”的風險，量子計算機終將問世，儘管可能比預計的10年更久。
延伸閲讀…
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量子通信與量子傳感器的應用潛力
量子通信能力的發展，特別是用於創建超安全通信信道的量子密鑰分發（QKD）技術，是目前研究的重要方向。量子通信技術的應用不僅能提高通信信道的安全性，還能有效檢測潛在的竊聽者。此外，量子後加密技術的進步將為聯盟提供更強大的加密能力。
從短期到中期來看，對量子光通信技術的投資應當成為重點，這將有助於提升通信信道的反竊聽能力和對幹擾的抵抗力。從長遠來看，開發全球範圍的量子糾纏分發系統將會支持更為安全和高效率的通信，以及多種先進的量子技術應用。
在量子技術的各個領域中，量子傳感器的發展相對成熟，它們可以對諸如原子能級、光子態和自旋等物理量進行極為精準的測量。量子傳感器的測量精度潛力遠超過傳統傳感器，從而能夠以更高的分辨率測繪磁場、電場和引力場。然而，由於尺寸、重量、功率和成本（SWaP-C）的限制，這些傳感器的應用範圍受到一定程度的限制。
量子傳感器是利用量子系統、量子特性或量子現象來進行超高精度和高靈敏度物理量測量的儀器。其中包括超導量子干涉裝置（SQUID）、磁共振成像（MRI）、正電子發射斷層掃描（PET）、原子鐘、原子蒸氣、氮空穴磁力計、原子干涉測量、自旋量子比特、陷落離子以及光纖布拉格散射等。在量子技術的所有應用領域中，量子傳感器是最為成熟和近期可實現的。
量子傳感器的應用領域包括全天候、晝夜情報、監視、瞄準和偵察（ISTAR）以及戰略監視，這些應用將顯著提高反潛戰能力，並支持低功率、高靈敏度機載和天基傳感器的開發。此外，量子傳感器還具有更強的抗幹擾能力。
量子傳感器
量子雷達：提升傳感能力的長期目標
雷達技術的突破與現實挑戰
矢量磁體傳感器：國防應用的潛力
量子遙感：超越隱形技術
磁場與重力場的量子感測
量子時間同步與導航：PNT市場的新前景
量子PNT的應用與挑戰
量子傳感技術的最新進展為國防與安全領域提供了前所未有的機遇。
量子PNT的市場潛力與應用場景
量子傳感技術的未來展望
量子PNT挑戰
北約報告內容
微型化
量子PNT技術的微型化是開發過程中的一大挑戰。
堅固性
北約科技組織（STO）在2023年3月發佈了一份報告，指出量子PNT技術在軍事應用中面臨的堅固性問題。
功率
功率問題是量子PNT技術在國防和安全領域應用的一大障礙。
重量
北約科技組織強調了量子PNT技術在減輕重量方面的挑戰。
SWaP-C
SWaP-C（尺寸、重量、功率和成本）是量子PNT技術在軍事應用中需解決的主要問題。
北約報告內容
- 北約科技組織（STO）在2023年3月發佈了《2023-2043年科技與技術趨勢：跨越物理、生物和信息領域》報告，提出了影響北約軍事能力的10項新興和顛覆性技術（EDT）領域。
- 該報告旨在引導北約的科技規劃和創新活動，確保北約在科技領域的世界主導地位。
- 北約領導人強調必須通過創新發現和應用先進知識和前沿科學技術。
- 報告分析了新興和顛覆性技術的發展趨勢，並提出需要重點關注的技術領域和發展方向。
- 《科技與技術趨勢2023-2043年：跨越物理、生物和信息領域》報告分為總體結論和詳細分析兩卷。
- 報告分析了未來二十年北約的軍事科技前景，並對影響這些技術和領域的背景趨勢做了分析，為北約決策者提供參考。
10 項北約重視的技術及其對軍事能力的影響
-
人工智能和自主技術
-
演算法智能
決策支援
機器學習
目標識別
深度學習
自動控制
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空間技術
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衞星通信
全球覆蓋
地球觀測
戰場監視
導航定位
精準打擊
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數據管理與分析
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大數據技術
情報整合
數據挖掘
戰術決策
人工智能輔助
情報預警
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能源與電池技術
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能源儲存
作戰持久性
電池技術
裝備輕量化
量子科技的研究與應用
量子計算
利用量子疊加和糾纏原理創建量子位元（qubits）進行計算。Quantum Information Science（量子信息科學）則是更廣泛的概念，包括開發基於量子的算法、編程語言、界面等。量子計算機被視為使用專用量子處理器解決特定類型優化和模擬問題的工具。
一、量子科技的產業發展和應用潛力
量子計算、通信和傳感等技術領域已經取得了顯著進步，正處於商業化和部署的階段。這些技術的發展將不僅影響軍事和國防領域，也將對經濟和社會的各個層面產生深遠影響。
二、量子計算的進展與挑戰
量子計算領域取得了重大突破，但仍然面臨著一系列工程挑戰，包括量子比特的可靠性和可擴展性。解決這些問題對於實現量子計算的商業化和軍事應用至關重要。
量子科技的研究與應用
量子計算
利用量子疊加和糾纏原理創建量子位元（qubits）進行計算。Quantum Information Science（量子信息科學）則是更廣泛的概念，包括開發基於量子的算法、編程語言、界面等。量子計算機被視為使用專用量子處理器解決特定類型優化和模擬問題的工具。
量子傳感
利用量子系統特性或現象測量物理量。量子計量學用來區分基於量子效應的現場測量傳感器，如用於定位、導航和定時（PNT）的磁場或重力場測量。
量子材料
材料特性受量子現象影響，如石墨烯或石墨乙烯等二維材料，以及量子拓撲材料。
量子計算里程碑
目標
量子比特數量
從54個增加到433個，預計明年將超過1000個，2030年達到百萬個。
量子計算機的挑戰
擴展性、噪聲、串擾、穩定性和商業化。
量子計算的研究與投資
量子計算研究主要受到商業利益的驅動，儘管目前存在經濟環境的不確定性和對投資回報的需求，但專用量子計算設備可能在中期內問世，而通用量子計算機的商業化則可能需要更長時間。專家估計，這樣的量子計算機可能在15到50年內實現。從中期來看，國防領域或可從新量子優化算法和模型中受益，但量子計算機的短期效用可能受限於含噪聲的中等規模量子器件（NISQ）。新的量子計算方法，如氮空位或光子系統，有望解決當前超導量子比特和離子阱方法的侷限性。即使存在“量子寒冬”的風險，量子計算機終將問世，儘管可能比預計的10年更久。
延伸閲讀…
量子技術的挑戰與展望
儘管投入大量研究與開發，完全實現這些技術仍面臨諸多挑戰。從長遠來看，當量子設備能夠在多種時間和距離尺度上可靠地利用糾纏，且糾纏的量子比特數量增加時，量子能力將有顯著提升。
量子科技的研究與應用
量子計算
利用量子疊加和糾纏原理創建量子位元（qubits）進行計算。Quantum Information Science（量子信息科學）則是更廣泛的概念，包括開發基於量子的算法、編程語言、界面等。量子計算機被視為使用專用量子處理器解決特定類型優化和模擬問題的工具。
量子傳感
利用量子系統特性或現象測量物理量。量子計量學用來區分基於量子效應的現場測量傳感器，如用於定位、導航和定時（PNT）的磁場或重力場測量。
量子材料
材料特性受量子現象影響，如石墨烯或石墨乙烯等二維材料，以及量子拓撲材料。
| 量子計算里程碑 | 目標 |
|---|---|
| 量子比特數量 | 從54個增加到433個，預計明年將超過1000個，2030年達到百萬個。 |
| 量子計算機的挑戰 | 擴展性、噪聲、串擾、穩定性和商業化。 |
量子計算的研究與投資
量子計算研究主要受到商業利益的驅動，儘管目前存在經濟環境的不確定性和對投資回報的需求，但專用量子計算設備可能在中期內問世，而通用量子計算機的商業化則可能需要更長時間。專家估計，這樣的量子計算機可能在15到50年內實現。從中期來看，國防領域或可從新量子優化算法和模型中受益，但量子計算機的短期效用可能受限於含噪聲的中等規模量子器件（NISQ）。新的量子計算方法，如氮空位或光子系統，有望解決當前超導量子比特和離子阱方法的侷限性。即使存在“量子寒冬”的風險，量子計算機終將問世，儘管可能比預計的10年更久。
延伸閲讀…
量子技術的挑戰與展望
儘管投入大量研究與開發，完全實現這些技術仍面臨諸多挑戰。從長遠來看，當量子設備能夠在多種時間和距離尺度上可靠地利用糾纏，且糾纏的量子比特數量增加時，量子能力將有顯著提升。
全新量子技術或許不會立刻顯著影響我們的生活，但其影響將逐步體現在傳感器、通信和計算機等領域的進步上。一旦技術成熟，這些進步很可能對軍事行動產生重大影響。儘管量子技術可能對北約的運作方式帶來革命性變化，但目前大多數技術仍處於初級開發階段，要克服這些挑戰、實現作戰系統的應用，仍有很長的路要走。
| 超靈敏的重力、磁力或聲學傳感器 | 將極大地提升水下作戰的有效性，有可能使海洋變得“透明”。 |
| 量子雷達 | 可能會使現有的隱形技術無效，提供更精準的目標識別，並允許進行秘密探測和監視。 |
| 精準的時鐘 | 將有助於開發不依賴全球定位系統的定位、導航和定時系統，使其在任何條件下都能運作。 |
| 量子密鑰加密 | 將支持更安全、更難破解的通信。 |
| 量子計算 | 可能是最具破壞性的量子技術，它將使當前計算機無法完成的優化、人工智能和其他任務成為可能。 |
量子技術的互操作性將是一個重要考慮因素，特別是在量子加密和通信協議標準化方面。而PNT、傳感器和計算技術因將直接集成到作戰能力中，其互操作性挑戰相對較小。
在量子技術的研發過程中，傳感器的作戰可行性仍然是研究的重點領域之一。儘管量子信息科學(QIS)在量子計算、算法、密碼學和知識應用等方面取得了顯著進步，但量子計算技術本身的工程挑戰仍然巨大。
總之，量子技術是當前所有新興數字技術中最新興、變化最為劇烈的領域之一。特別是對新型傳感器的研究，被視為具有重要戰略意義。雖然量子信息科學的研發已經取得了長足進步，但量子計算的
量子計算的競賽與挑戰
在量子計算的競賽中，中國、谷歌、IBM以及多個國家的聯盟正投入大量資源，力爭在開發專用量子計算機（如量子退火優化器）和通用量子計算機方面取得突破。量子比特數量已從54個躍升至433個，預計明年將達到1000個以上，並計劃在2030年交付百萬量子比特的系統。這是一項令人印象深刻的技術成就，但長期擴展、噪聲、串擾、穩定性和商業化等挑戰依然巨大。實現百萬量子比特系統所需的技術和投資是空前的。
| 量子計算里程碑 | 目標 |
|---|---|
| 量子比特數量 | 從54個增加到433個，預計明年將超過1000個，2030年達到百萬個。 |
| 量子計算機的挑戰 | 擴展性、噪聲、串擾、穩定性和商業化。 |
量子計算的研究與投資
量子計算研究主要受到商業利益的驅動，儘管目前存在經濟環境的不確定性和對投資回報的需求，但專用量子計算設備可能在中期內問世，而通用量子計算機的商業化則可能需要更長時間。專家估計，這樣的量子計算機可能在15到50年內實現。從中期來看，國防領域或可從新量子優化算法和模型中受益，但量子計算機的短期效用可能受限於含噪聲的中等規模量子器件（NISQ）。新的量子計算方法，如氮空位或光子系統，有望解決當前超導量子比特和離子阱方法的侷限性。即使存在“量子寒冬”的風險，量子計算機終將問世，儘管可能比預計的10年更久。
延伸閲讀…
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量子通信與量子傳感器的應用潛力
量子通信能力的發展，特別是用於創建超安全通信信道的量子密鑰分發（QKD）技術，是目前研究的重要方向。量子通信技術的應用不僅能提高通信信道的安全性，還能有效檢測潛在的竊聽者。此外，量子後加密技術的進步將為聯盟提供更強大的加密能力。
從短期到中期來看，對量子光通信技術的投資應當成為重點，這將有助於提升通信信道的反竊聽能力和對幹擾的抵抗力。從長遠來看，開發全球範圍的量子糾纏分發系統將會支持更為安全和高效率的通信，以及多種先進的量子技術應用。
在量子技術的各個領域中，量子傳感器的發展相對成熟，它們可以對諸如原子能級、光子態和自旋等物理量進行極為精準的測量。量子傳感器的測量精度潛力遠超過傳統傳感器，從而能夠以更高的分辨率測繪磁場、電場和引力場。然而，由於尺寸、重量、功率和成本（SWaP-C）的限制，這些傳感器的應用範圍受到一定程度的限制。
量子傳感器是利用量子系統、量子特性或量子現象來進行超高精度和高靈敏度物理量測量的儀器。其中包括超導量子干涉裝置（SQUID）、磁共振成像（MRI）、正電子發射斷層掃描（PET）、原子鐘、原子蒸氣、氮空穴磁力計、原子干涉測量、自旋量子比特、陷落離子以及光纖布拉格散射等。在量子技術的所有應用領域中，量子傳感器是最為成熟和近期可實現的。
量子傳感器的應用領域包括全天候、晝夜情報、監視、瞄準和偵察（ISTAR）以及戰略監視，這些應用將顯著提高反潛戰能力，並支持低功率、高靈敏度機載和天基傳感器的開發。此外，量子傳感器還具有更強的抗幹擾能力。
量子傳感器
量子雷達：提升傳感能力的長期目標 |
雷達技術的突破與現實挑戰 |
矢量磁體傳感器：國防應用的潛力 |
量子遙感：超越隱形技術 |
磁場與重力場的量子感測 |
量子時間同步與導航：PNT市場的新前景 |
量子PNT的應用與挑戰 |
量子傳感技術的最新進展為國防與安全領域提供了前所未有的機遇。
量子PNT的市場潛力與應用場景 |
量子傳感技術的未來展望 |
| 量子PNT挑戰 | 北約報告內容 |
|---|---|
| 微型化 | 量子PNT技術的微型化是開發過程中的一大挑戰。 |
| 堅固性 | 北約科技組織（STO）在2023年3月發佈了一份報告，指出量子PNT技術在軍事應用中面臨的堅固性問題。 |
| 功率 | 功率問題是量子PNT技術在國防和安全領域應用的一大障礙。 |
| 重量 | 北約科技組織強調了量子PNT技術在減輕重量方面的挑戰。 |
| SWaP-C | SWaP-C（尺寸、重量、功率和成本）是量子PNT技術在軍事應用中需解決的主要問題。 |
北約報告內容
- 北約科技組織（STO）在2023年3月發佈了《2023-2043年科技與技術趨勢：跨越物理、生物和信息領域》報告，提出了影響北約軍事能力的10項新興和顛覆性技術（EDT）領域。
- 該報告旨在引導北約的科技規劃和創新活動，確保北約在科技領域的世界主導地位。
- 北約領導人強調必須通過創新發現和應用先進知識和前沿科學技術。
- 報告分析了新興和顛覆性技術的發展趨勢，並提出需要重點關注的技術領域和發展方向。
- 《科技與技術趨勢2023-2043年：跨越物理、生物和信息領域》報告分為總體結論和詳細分析兩卷。
- 報告分析了未來二十年北約的軍事科技前景，並對影響這些技術和領域的背景趨勢做了分析，為北約決策者提供參考。
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人工智能和自主技術
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演算法智能 決策支援 機器學習 目標識別 深度學習 自動控制
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空間技術
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衞星通信 全球覆蓋 地球觀測 戰場監視 導航定位 精準打擊
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數據管理與分析
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大數據技術 情報整合 數據挖掘 戰術決策 人工智能輔助 情報預警
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能源與電池技術
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能源儲存 作戰持久性 電池技術 裝備輕量化
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