近年來世界各國在量子科技領域的舉措及對我國的啟示

曾志毅

摘 要：“第二次量子革命”的競爭已經進入關鍵階段。世界各國紛紛提出量子戰略或者量子項目以促進量子科研的發展。谷歌等企業也在量子計算機上取得重要進展。為了打贏這場戰爭，建議政府在進一步為量子科技的發展創造良好的政策和市場環境的同時，發揮體制優勢，凝聚優勢力量，使我國在量子科研的競賽中進一步取得主導地位。

關鍵詞：量子科技；量子通信；量子計算機

當前，“第二次量子革命”的競爭已經進入關鍵階段。為了贏得這場誰都輸不起的競爭，贏得“量子霸權”，以美國為首的世界各國在量子科技領域投入大量資金和資源。

一、各國在量子科技領域的舉措和進展

（一）美國：提前做好戰略布局，為研發鋪平道路

政府部門尤其是軍方一直在美國量子科技的發展中扮演重要的角色。上世紀末，美國政府就將量子科技列為“保持國家競爭力”計劃的重點支持課題之一。近年來，美國對量子科技的重視也是有增無減。美國國防部在2013年至2017 年科技發展“五年計劃”中，將“量子信息與控制技術”列為未來重點關注的六大顛覆性基礎研究領域之一。2018年6月，美國白宮正式啟動小組委員會，以指導聯邦政府在量子科技領域發揮應有的作用，并協調公共和私營部門對量子技術的研究。2018年9月，美國政府正式提出了量子戰略，宣布將成立多個國家級實驗室，投入大量資金到量子技術研究項目。2018年12月，美國國會正式通過了國家量子計劃法案，這個法案提出美國要制定一個為期10年的“國家量子計劃”，以加快美國在量子計算領域的發展。為此，美國將成立“國家量子協調辦公室”協調相關政策，并授權能源部等各部門投入約13億美元進行量子研究。

在政府和軍隊的支持下，美國的大學、企業聯合開展了多項有關量子科技的研究工作，在量子科技研究方面取得了一系列的突破。2018年，美國芝加哥的一批科學家宣布正在搭建史上第一個量子互聯網的雛形。在量子計算機領域，美國谷歌公司公布了最新一代72位，錯誤率只有1%的量子處理器Bristlecone。微軟公司也宣布在一段導線中實現了“半電子”狀態，稱將對該公司的量子計算機的研發起到關鍵作用。2019年年初IBM 公司向世人展示了目前全球唯一一臺脫離實驗室環境運行的量子計算機“IBM Q System One”。

（二）歐洲：啟動量子技術旗艦項目

早在20世紀90年代，歐盟就意識到量子科技的巨大潛力，持續對泛歐洲乃至全球的量子科技研究給予重點支持。不過，盡管歐洲在量子通信領域起步較早，成果也比較多，但是因為碎片化等原因，在量子科技研究上面臨著被其他國家趕超的情況。因此，在2016年4月，歐盟委員會發布了《量子宣言（草案）》，計劃于2018年啟動資金量為10億歐元的量子技術旗艦項目，希望借此促進量子技術在歐盟的發展。量子技術旗艦項目將主攻通信、計算、傳感和模擬這四個方面的量子技術。在該項目啟動之后，匈牙利、奧地利和德國也給予了支持。其中，德國打算開展為期10年、總投資額約3億歐元，名稱為“QUTEGA”的量子研究計劃。不過，歐盟的量子科技研究計劃面臨兩大困難。一是歐盟之前啟動的石墨烯旗艦計劃和人類大腦計劃效果不理想，一直證明不了它的價值，導致各成員國和企業對量子技術旗艦項目信心不足。二是英國退歐的影響，英國的量子科技研究，無論是研究成果還是資金投入都排在歐盟國家的前列，一旦退歐，對歐盟的量子科技研究無疑會造成比較大的負面影響。

作為歐洲量子科技研究領域的領先者。英國政府很早就圈定了一批有潛力推動經濟發展、值得深耕的“未來技術”，量子科技就是其一。早在2013年的政府秋季預算報告里，英國就宣布將在未來的5年里為量子科技研究投資2.7億英鎊，支持英國國家量子技術項目的第一個“5年計劃”。項目包含4個研究中心，分別由牛津大學、伯明翰大學、約克大學、格拉斯哥大學主持。2016年，英國政府科學辦公室發布量子技術報告《量子時代：技術機會》，提出重視量子應用五大領域，促進量子領域競爭。5大領域分別是原子鐘、量子成像、量子傳感和測量、量子計算和模擬以及量子通信。與產業的密切合作，是英國量子科技研究的一大特色。英國國家量子技術項目明確指出，要建立一個“政府、學界、產業界的量子技術共同體”。目前，牛津大學領導的量子信息技術中心就與將近30家企業建立了合作關系。

作為歐洲的另外一個大國，俄羅斯科學界也在政府的支持下積極開展量子科技項目。2011年，俄羅斯國家研究型工藝技術大學創建了一個“超導超材料”實驗室，該實驗室研究聚焦于光與物質的相互作用。2016年，俄羅斯國家研究型工藝技術大學與俄羅斯量子中心宣布啟動大型量子技術中心。2018年，俄羅斯國家研究型技術大學莫斯科國立鋼鐵合金學院、俄羅斯量子中心的學者們與莫斯科物理技術學院、俄羅斯“斯科爾科沃”基金會，還有英德高校的研究者們一起，在致密超導納米纖維上制造出了全新的量子比特，為生產量子計算機奠定基礎。俄羅斯先期研究基金會副主任謝爾蓋·加爾布克表示，俄或將于2021年秋季研制出多量子比特量子計算機。

（三）日韓：量子計算機

我國的近鄰日本和韓國在量子計算機的研究上也是不甘落后。近期，日本國立情報學研究所、電信巨頭NTT公司以及東京大學攜手研制了該國首臺量子計算原型機，成為國際量子競賽活動的新成員。從理論上來說，該原型機的計算速度是傳統超級計算機的100倍，而能耗僅為其1/10。2017年6月，韓國三大通信公司之一SK電訊在韓國首次成功研發了量子中繼器，從而使韓國成為了繼中國和美國之后第三個實現下一代安全技術的國家。在量子計算機領域，2018年3月，韓國科學技術研究院發布消息稱，該院量子計算機研究組與浦項工大研究組共同研究出能夠有效檢測量子計算機運算過程的新方法，研究成果將為研發量子計算機提供幫助。

二、相關舉措對我國的啟示

（一）建議政府進一步為量子科技的發展創造良好的政策和市場環境

我國在量子科技領域特別是量子通信領域處于世界領先地位。建議政府在法制環境、財稅政策、知識產權保護與成果轉化、人才培養、融資體制等方面繼續給予一定的支持，以保持我國在量子科研方面的領先地位。

（二）發揮體制優勢，協調各方力量，盡快落地量子信息國家實驗室

近年來國內出現“量子熱”，多個地方布局量子研究，“招兵買馬”建實驗室。這在一定程度上分散了資金和力量，造成重復建設。量子科技發展到今天，已經不是一個學者或一個團隊層面的競爭，而是成了國家綜合實力的競爭。建議我國發揮“集中力量辦大事”的體制優勢，創新運行機制，盡快落地籌劃建設的量子信息國家實驗室，協調各方力量共同參與量子科技的研究工作。

（三）加強產業合作

我國量子科技產業化還處在非常初級的階段，市場化機制還沒形成，目前量子科技的發展還是靠國家政策推動，市場競爭不夠充分。建議政府制定相關政策鼓勵更多類型的企業參與競爭，將我國的量子科技市場做大做強。

三、結語

知識經濟時代，現代科學技術對經濟增長的影響越發突出。與此同時，在高科技發展的過程中，國家政策的推動作用也越發凸顯。不過，只有深化“政產學研”合作，科學技術的發展才能百尺竿頭、更進一步。

參考文獻

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[4] 澎湃新聞網.專訪牛津副校長：重金加碼量子技術，英國希冀科學“日不落”，[2017-09-02].https：//m.thepaper.cn/newsDetail_forward_1779785.

[5] 科技日報.日本首臺量子計算原型機推出速度為傳統超算的百倍 室溫下可長時間穩定運行[2017-11-27].http：//www.stdaily.com/index/kejixinwen/2017-11/27/content_ 600482.shtml.

[6] 雷小苗，李洋.高科技產業的技術追趕與跨越發展——文獻綜述和研究展望[J].工業技術經濟，2019年第2期.