好讀周報／從宇宙到量子！掌握基本「沒想像中難」 科技教育不忘公民素養

電機資訊學院智慧運算與大數據量子中心。(圖／曾慶良攝影)

文／曾慶良（阿亮老師）

●觀測會影響系統 量子力學核心思想

午餐後，最有互動性的環節——智慧運算與量子簡化體驗登場。這堂課由中原大學智慧運算與大數據碩士學位學程主任、電機工程專家廖裕評教授帶領。

廖教授的研究專長是智慧運算、人工智慧跟物聯網的整合應用。他曾經指導學生設計「智慧語音保全機器人」，結合監視攝影、雲端運算跟影像辨識技術來關心獨居長者的安全。

在中原大學知行領航館二樓的實驗空間中，我們看到一個很酷的裝置——「互動量子球」。這是一個結合光學、感測技術跟量子概念的教學工具，外觀是個透明球體，裡面有精密的LED陣列跟感測器。當你把手靠近球體，球體裡的光點就會產生反應，呈現出類似量子態變化的視覺效果。

廖教授解釋，這個裝置的設計理念就是要把抽象的量子概念轉爲具體。量子態的疊加跟測量是微觀現象，一般人平常根本看不到，但透過這個互動裝置，我們可以「體驗」量子系統對觀測的敏感性。當使用手機App操作球體，就像在對量子系統做測量，系統的狀態就會改變。雖然這只是個簡化的類比，但對初學者來說，對理解量子力學的基本原理十分有幫助。

參訪同學輪流跟量子球互動。有人試着用不同方式控制量子球指針移動，有人觀察多人同時互動時的變化。廖教授從旁引導大家思考：「如果這個球是個量子系統，我們就能用肉眼睛直接觀測。有沒有注意到？隨着不同人的操作方式，狀態就有不同改變。這就是量子力學裡『觀測會影響系統』的概念。」

●掌握基本 就能開大門 量子計算 沒想像中難

緊接着，由智慧運算與大數據學士班的黃琮𬀩教授帶領我們參訪創新中心跟量子中心。

我們先參觀了智慧運算與大數據學士班的教學空間。這個學程涵蓋人工智慧、大數據分析、雲端運算，還有量子計算等新興技術。教室裡配置了高效能運算伺服器、資料視覺化設備，還有量子計算教學平臺。黃教授說，學生在這裡不只學理論，更透過專題實作來培養解決實際問題的能力。

走進量子資訊中心的核心區域，映入眼簾可見這裡陳列着量子電腦的原型設備、量子通訊的實驗裝置，還有各種量子感測器。

緊接迎來參訪活動中的重頭戲「量子啓發遊戲」的實作體驗。這是黃教授團隊開發的教育遊戲，用遊戲化的方式讓大家理解量子邏輯。遊戲設計靈感來自量子電路的概念，玩家要拖曳不同的量子閘來操作量子位元，達成特定的目標狀態。

遊戲有很多關卡，從簡單的單量子位元操作，慢慢進階到多量子位元的糾纏態製備。每過一關，系統會即時顯示量子態的變化，還會用圖像化的方式呈現測量結果的機率分佈。這種「邊玩邊學」的方式，讓我們不知不覺就掌握了量子疊加、量子閘操作、測量坍縮等核心概念。

有同學成功破關後興奮表示：「原來量子計算就像在玩拼圖，只是這個拼圖的每一塊可能同時在好幾個位置！」雖然這個比喻稍嫌簡化，但也精準的抓到量子計算的本質。

黃教授在一旁不時給予提示跟鼓勵。他說：「量子計算的學習曲線很陡峭，但只要掌握了基本概念，就能打開通往新世界的大門。我們設計這個遊戲，就是希望降低學習門檻，讓更多人對量子科技產生興趣。」

離開了中原大學，我們接着前往中壢市區，透過在地文化的體驗實察，實踐「科學不該只存在實驗室跟課堂裡，而該跟日常生活緊密連結」。

大家走訪了中壢的傳統市場、新興商業區，觀察科技如何改變城市的面貌——從電子支付的普及，到智慧路燈、環境監測站的設置，科技已經滲透到生活的每個角落。

帶隊老師不時拋出問題引導我們思考：「當我們在市場買菜用電子支付時，背後需要什麼樣的資訊安全技術？量子加密技術能爲未來的金融交易提供什麼保障？當我們在街上看到空氣品質監測站，這些感測器收集的數據怎麼透過大數據分析來幫助城市治理？」這些問題把早上學到的抽象理論，跟實際生活經驗連結，讓科學變得真實可感。

●科技發展 必有倫理議題 科技教育 別忘公民素養

本次參訪由國教署太空科技與海洋教育中心支持，中原大學量子資訊中心、智慧運算與大數據學程師生協助接待與安排。此次參訪除了提供學生接觸太空工程與量子物理的職涯探索機會，更確立了科學思維的重要性。透過實作跟思考，學生了解到「提出問題、尋找證據、邏輯推理」的方法論，這將是未來適應科技變遷的核心能力。

與此同時，也有隨行老師從人文角度提出分析：科技發展必然伴隨倫理與社會議題，例如量子計算對現有密碼體系與金融秩序的衝擊，以及低軌衛星衍生的太空垃圾與資源分配問題。科技教育不應限縮於技術傳授，更要培養學生的公民素養，促進理解技術邊界與社會影響，以應對未來的數位落差與隱私爭議。

中原大學量子球教具。(圖／曾慶良攝影)

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