德國巴伐利亞邦高科技議程（Hightech Agenda Bayern）概況（六之六）

 （續前篇）

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癸：量子計算中心的策略規劃

位於慕尼黑加興校區（Campus Garching）的萊布尼茲計算中心（Leibniz-Rechenzentrum, LRZ），隸屬於巴伐利亞科學院（BAdW）。在巴伐利亞高科技議程（Hightech Agenda Bayern）與德國國家策略的強力推動下，LRZ 已從傳統的超級計算中心，蛻變為全球最領先的「高性能計算-量子計算（HPC-QC）深度融合中心」與量子整合中心（QIC）。

以下詳細解析 LRZ 量子計算中心的組成、核心科學家、預算、建設規劃、現狀以及與全球領先體系的全面對比：

一、 核心大學與參與教授（Universities and Professors Engaged）

LRZ 的量子策略是跨學科、跨機構的頂級科研聯盟，也是慕尼黑量子谷（Munich Quantum Valley, MQV）的核心骨幹： 
慕尼黑工業大學（TUM）與 慕尼黑大學（LMU）：

• Prof. Dr. Dieter Kranzlmüller：LRZ 董事會主席兼 LMU 計算機科學教授。他是將量子硬體作為「加速器」無縫嵌入傳統超級電腦工作流程（HPC-QC Hybrid）的全球總架構師。
• Prof. Dr. Ignacio Cirac（齊拉克）：TUM 教授、馬克斯·普朗克量子光學研究所（MPQ）所長。全球量子計算理論奠基人之一，主導量子演算法理論。
• Prof. Dr. Barbara Kraus：TUM 量子演算法與應用講座教授，主持國家級卓越集群 MCQST，致力於開發可在 LRZ 機器上執行的實用量子演算法。
• Prof. Dr. Rudolf Gross：瓦爾特·邁斯納研究所（WMI）所長、TUM 教授，MQV 科學總監，專攻超導量子晶片底層硬體研發。

二、 預算資金來源（Budget）

LRZ 量子中心與其電力基礎設施的擴建與設備採購，主要由多方資金共同灌溉，形成強大的資本壁壘： 
巴伐利亞邦政府基礎設施專項資助：提供 5 億歐元 用於 LRZ 的重大基礎設施擴建、電力冷卻系統升級，以承載未來的超級電腦與 AI/量子集群。
慕尼黑量子谷（MQV）專項：由巴伐利亞邦啟動的 1.2 億歐元計畫，結合德國聯邦政府約 20 億歐元 的量子科技總預算支持。
Euro-Q-Exa 系統專案：總預算為 4,271 萬歐元，由歐盟 EuroHPC JU 共同出資 1,000 萬歐元、德國聯邦研究部（BMBF）出資 1,200 萬歐元、以及巴伐利亞邦科學與藝術部出資 300 萬歐元（其餘為硬體配套）。
中性原子 MAQCS 專案：由 BMBF 資助 2,000 萬歐元，交由加興在地新創 planqc 主導研發。

三、 建設規劃與現狀（Construction Plan & Status Quo）

LRZ 採取「多軌制（Diversified Portfolio）」技術路線，不將籌碼押在單一量子位元技術上，而是同時推進多種物理拓撲架構：

1. 建設規劃（Construction & Infrastructure Plan）
新型變電所建設（2025 - 2028）：投資約 3,000 萬歐元的新型專屬變電所已動工，預計 2028 年啟用，擁有兩個 50 MVA 的變壓器，確保量子與超級計算具備絕對冗餘且穩定的綠色電力供應。
主體建築向北擴充：數據中心主體正在進行大範圍翻新與向北擴建，打造五層樓的空間，專為 2027 年後運作的新一代超算「Blue Lion」、AI 集群及高敏感量子冷凍機提供極致的冷卻與硬體容納空間。

2. 最新運作現狀（Status Quo）

• Q-Exa 超導混合系統（已落地）：德國首台正式在現場（On-site）與超級電腦 SuperMUC-NG 深度連接的 20 位元超導量子電腦。
• Euro-Q-Exa（已正式啟用）：作為歐盟 EuroHPC 部署在德國的首台主權量子計算節點，採用 IQM 的 Radiance 超導平台，初始部署 54 個超導量子位元。
• Euro-Q-Exa 升級規劃：系統架構已預留可調諧耦合器與高保真度晶片，預計升級至 150 個量子位元。
• MAQCS 中性原子系統：由 planqc 與 MPQ 聯合打造，以中性原子（Neutral Atoms）多核架構為基礎的 1,000 位元通用可程式化量子電腦，正處於整合部署階段，預計全面對科學界開放。
• CLARA 腦科學與 AI 中心：已成立專屬交叉學科生態系，利用 LRZ 的量子加速器結合數位雙生模型，進行高度客製化的個人化精準醫學與腦科學研究。

四、 與全球量子成就對比（Comparison with Worldwide Achievements）

比較維度	歐美科技巨頭（如 IBM, Google, Rigetti）	中國國家實驗室（如 祖沖之號、九章）	德國加興 LRZ 量子中心（QIC / Euro-Q-Exa）
量子位元規模	超導達 1,121 位元 (IBM Condor)，中性原子數百位元。	超導 176 位元 (驍鴻)；光量子達 255 個光子偵測 (九章)。	超導現役 54 位元，升級目標 150 位元；中性原子衝刺 1,000 位元。
主要存取模式	純雲端模式（Cloud-only）：用戶透過 Web API 遠端調用，量子與傳統超算有極大物理網路延遲。	實驗室科研專用：多為獨立運作的尖端物理實驗裝置，未進行常規商業超算中心融合。	現場深度整合（Local Co-location）：將量子晶片直接作為加速器，插在超算 SuperMUC-NG 的主機板旁。
核心技術優勢	擁有全球最成熟的商業量子生態（Qiskit）與單一晶片高良率。	在「量子優越性（Quantum Supremacy）」的特定物理問題上具備世界極速。	極致的低延遲混合工作流管理（HPC-QC Middleware），以及歐洲數位主權（Sovereignty）與高數據隱私保護。

📊 策略對比總結：

規模與硬體：純粹就超導量子位元的絕對數量而言，IBM 等美國巨頭仍保持領先。然而，LRZ 的 1,000 位元中性原子（MAQCS）計畫正試圖在原子拓撲路徑上實現彎道超車。
架構實用性（LRZ的殺手鐧）：全球許多量子電腦都掛在「雲端」，而 LRZ 是全球極少數成功打破壁壘，把量子電腦真正變成超級電腦內部一塊「顯示卡（加速器）」的科研機構。LRZ 發展的混合調度軟體，能自動判定哪些數學矩陣交給傳統 CPU/GPU，哪些高維度難題直接派發給超導或原子量子晶片，這種 HPC-QC 的深度結合深度 居於全球最前沿。

LRZ 透過這套建設，成功為歐洲確立了技術自主權，確保歐洲的科學家在進行分子模擬、新藥研發、後量子密碼學（PQC）測試時，數據不需要流向歐美科技巨頭的伺服器，直接在加興校區就能完成一體化運算。

玄：能源安全的核融合商業化策略規劃

在巴伐利亞高科技議程（Hightech Agenda Bayern）與德國國家能源主權策略的雙重推動下，德國在核融合領域正進行一場史無前例的「國家級跨邦大結盟」。

2025 年底，以巴伐利亞（Bayern）為首，聯合漢堡（Hamburg）、薩克森（Sachsen）、黑森（Hessen）、梅克倫堡-西波美拉尼亞（Mecklenburg-Vorpommern）、什勒斯維希-霍爾斯坦（Schleswig-Holstein）以及新加入的巴登-符騰堡（Baden-Württemberg）共七個聯邦邦，正式簽署協議成立「德國國家核融合研究聯盟（Forschungsallianz Fusion）」。此聯盟的核心目標是將學術研究集群與工業製造鏈深度整合，衝刺在 2040 年前於德國本土建成並營運全球首座商業化核融合發電廠。

以下詳細拆解該聯盟的科研佈局、參與大專院校、預算資金、建設時程現狀以及與全球成就的對比：

一、 跨邦核心大學、研究機構與主導教授（Universities and Professors Engaged）

此聯盟打破了過去各邦獨立研究的藩籬，形成了高度互補的技術網路：
巴伐利亞節點（磁約束恆星器與高階工程核心）：

• 馬克斯·普朗克電漿物理研究所（IPP, Garching）：全球核融合研究的殿堂級機構。核心人物如 Prof. Dr. Sibylle Günter（IPP 科學總監），主導磁約束融合（Magnetic Confinement）與仿星器（Stellarator）技術的理論最佳化。
• 慕尼黑工業大學（TUM）：Prof. Dr. Ulrich Stroth 等教授，專攻電漿邊界物理、高能微波加熱系統以及極限耐熱材料研究。

漢堡與北德節點（雷射慣性約束與高能光子核心）：

• 歐洲地下自由電子雷射裝置（European XFEL）與德國電子加速器中心（DESY, Hamburg）：漢堡邦（Hamburg）與什勒斯維希-霍爾斯坦邦（Schleswig-Holstein）的加入，帶來了全球頂尖的光子學與高能雷射技術。
• 漢堡大學（Universität Hamburg）與漢堡工業大學（TUHH）的跨學科團隊，專攻「雷射慣性約束融合（Inertial Confinement Fusion）」所需的精密光學元件與極限診斷技術。

薩克森與中德節點（極限材料與超導磁體核心）：

• 德勒斯登工業大學（TU Dresden）與德勒斯登-羅森道夫亥姆霍茲中心（HZDR）：薩克森邦（Sachsen）作為傳統精密製造與半導體重鎮，主導核融合反應爐所需的強輻射環境極限材料、低溫超導磁體系統（Superconducting Magnets）開發。

巴登-符騰堡節點（燃料循環與系統工程）：

• 卡爾斯魯厄理工學院（KIT）：透過 Prof. Dr. Christian Day 等學者，帶來了全球領先的「氘-氚燃料循環（Fuel Cycle）」與大規模熱真空幫浦系統工程技術。

二、 預算資金來源（Budget）

為了在核融合商業化競賽中不落後於美、中，德國政府與產業界注入了破紀錄的巨額資金：
國家立法期總預算：德國聯邦研究部（BMBF）已正式通過將本立法期的核融合科技專項預算大幅提升至 24 億歐元。
歐洲共同利益重要專案（IPCEI）：德國政府正聯合歐盟積極推動 「核融合 IPCEI 專案」，預計在 2027 年獲得歐盟執委會批准後，將開啟高達數十億歐元的跨境產業補貼通道，專項資助高效能磁體、雷射技術與抗輻射材料。
民間資本與公共創投爆炸：
由 IPP 衍生出來的慕尼黑仿星器新創公司 Proxima Fusion 成功完成了 1.3 億歐元 的風險投資輪，創下歐洲核融合新創的最高紀錄。
德國聯邦創新機構（SPRIND）另外提供高達 9000 萬歐元 用於資助雷射核融合等基礎設施採購。

三、 建設規劃與現狀（Construction Plan & Status Quo）

德國的核融合策略採取「公私夥伴關係（PPP）雙軌制」，同步推進磁約束仿星器與雷射融合： [1, 2, 3]

1. 磁約束（仿星器）路線 —— 「Alpha」與「Stellaris」計畫

技術現狀：位於格賴夫斯瓦爾德(Greifswald)的 Wendelstein 7-X (W7-X) 是目前全球最大的運作中仿星器，已成功實現高功率電漿持續運作數分鐘的紀錄。
最新建設協議（2026年2月）：新創公司 Proxima Fusion 正式與巴伐利亞邦政府、歐洲能源巨頭 RWE、以及 IPP 簽署歷史性協議。
時程規劃：
階段一（2026 - 2031）：在慕尼黑加興（Garching）建設名為 「Alpha」 的高溫超導仿星器實驗裝置，驗證強磁場下的電漿約束。
階段二（2032 - 2038）：選址於巴伐利亞邦已除役的 崗德雷明根（Gundremmingen）核電廠舊址，建設全球首座商業化仿星器示範電廠 「Stellaris」，直接利用原核電廠的電網基礎設施進行商業併網發電。

2. 雷射慣性約束路線 —— 「PriFUSIO」專案 

技術現狀與規劃：由聯邦資助 1800 萬歐元啟動了 PriFUSIO（雷射驅動融合核心光電元件） 專案，由 Fraunhofer 雷射技術研究所（ILT）領銜，結合漢堡、薩克森的光學產業鏈。目前正著手在黑森邦（Hessen）的比布利斯（Biblis）舊核電廠區規劃建設專屬的雷射核融合引燃測試基地。

參見：Bavaria High Tech Agenda (網站： www.hightechagenda.de/)

（全續竟）