發展新質生產力量子技術大有可為

齊冠鈞 尹政平 馬培武 劉牧茜

【摘要】以量子技術為代表的新質生產力寫入今年的政府工作報告，并被列為2024年十大工作任務的首位，引發了業界的關注。2024年2月2日，ICV TA&K發布了一份《GFII：全球未來產業指數》，得到了WIPO、OECD和IRENA等知名組織的支持，其中涉及許多新的概念、技術和領域，包括量子技術、人工智能、人形機器人等，針對這一趨勢，全球各國都制定了政策，提供了更多的資源和支持，量子技術人工智能人形機器人等關鍵領域的發展顯著地塑造了工業結構、就業動態和全球競爭力。在重大技術創新之后，未來產業出現，擾亂現有市場，形成新的需求，影響政策制定，進而重新定義經濟和社會結構。近年來，以量子技術為代表的未來產業已成為世界主要國家新的競爭前沿，各國都在積極規劃未來該領域的產業發展，文章以量子技術為切入點，充分梳理中國、美國、歐盟、日本、韓國各國所公布該領域的有關政策及發展態勢，從中觀察全球量子技術未來的發展趨勢。

【關鍵詞】新質生產力；量子技術；量子運算；通訊技術

【中圖分類號】F124；O413

量子技術作為新質生產力中未來產業的重要組成部分，在政府工作報告中被兩次提及，在2023年工作回顧中提到：“量子技術等前沿領域創新成果不斷涌現，肯定了產業取得的成績”。在制定未來產業發展規劃中提到：“開辟量子技術等新賽道”。2024年量子技術產業創新有望繼續獲得政策支持，由此可見，在未來的一段時間內，以量子技術為代表的新質生產力無疑會受到全球的矚目。

一、全球量子技術發展現狀及趨勢

量子信息是一種基于量子力學基本原理的新型信息傳輸方法，它涉及利用量子系統的相關特性進行信息的計算、編碼和傳輸。量子技術將在包括航空航天、國防、汽車、化工、金融和制藥在內的各個行業取得突破。從全球芯片競賽戰線延伸，伴隨科技產業鏈重組，臺面上美國、中國、歐盟、日本等經濟體，皆以電動車、半導體為名，建構產業競爭力。而量子科技則成為各國的“鉆石王牌”，躍升為國家核心戰略目標，投入龐大資源研究發展，暗自搶占未來“量子時代”的有利地位。依照法國市場調研機構Yole Group解讀，量子科技藉著量子運算、感測、加密應用，在2030年達成30億美元市場規模，可想而知各國搶占量子藍海的驅動力。

據相關數據顯示，全球已有16個國家將量子科技列入國家發展戰略計劃，從2021年以來，陸續投入246億美元預算，且研發資源愈滾愈大。面對虛擬未知的量子世界，美國波士頓顧問公司（BCG）預測，量子運算將會在2040年帶來8500億美元的獲利，但各國之所以愿意大手筆投資，可視為對計算機、半導體、醫療、能源產業的布局野心，但實際上，還有其他考量。

以全球量子技術領域排名，中國、日本、歐盟、美國、韓國分別占據前5強。全球研調權威麥肯錫調查指出，中國在10年內，取得5161件量子研發專利，遠遠超越美國的2401件，顯見量子爭霸的激烈。在中美互不相讓的量子競賽中，英國、德國、法國、印度等國也陸續推動超過10億美元的研發計劃，量子科技百家爭鳴。

二、各國量子技術發展態勢

全球科技產業極具指標性的市場調查機構“集邦科技”（TrendForce）預估，2023年全球量子市場已達到7.2億美元規模，主要由中國、美國占據領先地位，初步在軟件、演算速度測試領域略有收獲進展。而要邁向下一階段成長，逐年都以超過20%成長幅度擴大量子市場規模。TrendForce甚至明確指出，量子市場成長最大推動力，將來自于中國。

（一）中國：量子專利領先

2023年10月，中國公開一項重大成果，中國科學院（Chinese Academy of Sciences）研制的量子計算機原型機“九章三號”問世，演算特定解決方案的速度，領先Google量子計算機原型機演算速度達100億倍，而登上國際學術期刊《科學》（Science）版面。

這項突破進展，可回溯至中國的發展綱要，首次在2016年“十三五”倡議量子藍圖，并在“十四五”規劃重申第一優先要務，是發展量子運算、量子通訊技術涵蓋制藥研發、能源材料及國防安全；量子領域累計投資金額突破150億美元，目標在2025年將量子技術落地AI、半導體、航天研究等領域。而“九章三號”的橫空出現，等于宣示其握有的量子實力。中科院成功構建255個光子的量子計算原型機“九章三號”，刷新光量子信息的技術水平和量子計算優越性的世界紀錄。從此，中國對于量子應用有更精準的目標。中國全國量子計算與測量標準化技術委員會（SAC/TC 578）還正式發布“量子計算術語和定義”（GB/T 42565-2023），以國家標準層級，規范量子計算通用基礎、硬件、軟件及應用方面相關技術標準，為技術研究人員、企業、潛在客戶建立共同語言。此舉不僅是為量子應用奠定產業標準化基礎，利于日后量子技術兼容互通，反復推敲，不難發現中國有意識爭奪“量子領先地位”的話語權。現階段通過制定產業標準，構筑國家量子信息技術標準體系，全力打造國家級“量子+”示范應用基地，繼續推動產業化。甚至，中國有意在2030年前，實現“衛星量子加密通訊”理想。

（二）美國：量子新創商務應用

對美國而言，量子競賽是一場不能輸的戰役，更急于統一量子戰略。美國白宮國家科學技術委員會（NSTC）發布了“量子信息科學的國家戰略概述”（National Strategic Overview for Quantum Information Science），率先投入2.18億美元執行量子信息科學研究。接著通過“國家量子倡議法案”（National Quantum Initiative Act），在2023年前投入13億美元扶植量子發展。美國當局動作頻頻，很明顯是想加速量子系統產品開發腳步，包括量子計算機軟硬件、量子運算、量子新材料合成技術，在量子科學應用落地搶下決勝的第一步。在“量子信息科學的國家戰略概述”中，定調美國將全力發展量子感測、量子運算、量子網絡、量子硬件等四大研究基礎，同時有6大政策目標：即采取科學優先策略、培養量子科學未來人才、深化與量子產業合作、創造關鍵基礎設施、維護國家安全和經濟增長、增加國際合作。

可以想象，美國積極投資、制定策略，趕在量子計算機真正商業化前，再次奮力急起直追，期待能憑借核心材料、研究質量和新創技術等既有優勢，在量子戰中一決勝負。

（三）歐盟：泛歐量子計算機聯網全面布局

當全球彌漫量子爭霸氛圍，歐盟也不能置身事外。早在2013年，英國政府就宣布將在此后5年內投資2.7億英鎊，加速量子技術的商業化進程。2015年，英國發布了《英國量子技術路線圖》。2016年，《量子技術：時代機會》報告認為，人類正處在第二次量子革命的前夜，選定了原子鐘、量子成像、量子傳感器和測量、量子計算和模擬以及量子通信作為五大重點研發領域。英國政府首席科學顧問馬克 沃爾帕特表示，這些領域“具有生產新產品和服務的潛力與價值”。歐盟11國亦在2018年簽署通過“歐洲量子技術宣言”（Quantum. Manifesto A New Era Of Technology），包括法國、比利時、克羅地亞、希臘、芬蘭、斯洛伐克、斯洛文尼亞、捷克、馬耳他、愛沙尼亞和西班牙都在這量子生態圈的核心。而隨著量子計算機應用蔚為競賽重點，歐盟在2022年10月更發表“高速計算機公私部門聯合開發倡議”（EuroHPC JU），投入1億歐元，推行“量子旗艦計劃”，標定在捷克、德國、西班牙、法國、意大利與波蘭作為設置歐洲量子計算機基地，牽成“泛歐量子計算機聯網”，跨域規模相當可觀。

在歐盟執委會的構想里，泛歐量子計算機聯網布局6座歐洲重要城市，主要是對準歐洲工業、科技產業應用需求，加速量子計算機演算接軌產業服務。更深入來說，首要目標是協助歐洲主導的氣候變遷任務，而能廣泛應用在能源材料發展。立足泛歐量子計算機聯網之巔，眺望歐盟“數字十年”（Digital Decade）的企圖心，是實現歐洲量子計算機從軟硬件、資金、技術都百分之百“歐洲制造”，才有足夠信心宣示歐洲的量子競爭力，在通訊、感測、計算機及模擬器等應用領域具備領先優勢。歐盟“數字十年”計劃，是實現歐洲量子計算機從軟硬件、資金、技術都百分之百“歐洲制造”，宣示歐洲的量子競爭力，在通訊、感測、計算機及模擬器等應用領域具備領先優勢。歐盟的歐洲量子技術宣言跨度至2035年，在支持量子科技研究發展之余，更進一步重視創造體質健康的量子產業生態系統。因此，歐盟也追趕美中步伐，發表一套量子標準“Supporting Quantum Technologies beyond H2020”，在泛歐量子計算機聯網的幅員里，自訂產業遵循依據。

（四）日本：務實落地產業

眼看全球量子戰還勝負未決，在亞洲量子領域算是起步早的日本，不甘量子計算機應用被超車，決定在2020年推動量子技術創新策略，陸續投入超過10億美元，發展“量子計算機國產化”，擴大與民間企業廣泛合作，試圖將量子計算機應用落地于工業制造、物流交通、金融等領域。

現階段，日本豐田汽車、日立、日本電信已允諾加入量子戰略產業革命聯盟，日本電器廠商富士通、NEC也努力開發量子應用，而三菱光學則投入研究，在量子演算的龐大排列組合中，優化鋰空氣電池、鋰離子電池蓄電量解決方案。上述種種可以窺見，日本量子技術直接對應材料、化學、汽車產業的影響力，欲在務實產業面超車國際競爭局面。

在日本量子“產業先行”的概念下，東京大學主導與豐田、日立制作所、東芝（TOSHIBA）、索尼集團（SONY）等企業先驅，共同組成“量子創新倡議協議會”，引進量子計算機，陸續嘗試接軌不同領域的產業應用。日本積極發展“量子計算機國產化”，擴大與民間企業廣泛合作，試圖將量子計算機應用于工業制造、物流交通、金融等領域。

（五）韓國：接軌國際量子合作

至于韓國，目前在全球量子市場占比不到2%，但在一次次量子戰略推進中，韓國亦企圖將量子應用供應商增加至120家，同步演進量子計算機、國家量子通信網、量子互聯網、量子傳感器等計劃，盼在2035年前投資超過23億美元，迎頭追趕將占有提升至10%，其雄心不容小覷。在韓國規劃的藍圖里，2030年將布建完成一條長達100公里的量子網絡，并陸續建置量子產業促進法、量子研究產業中心等，促成量子傳感器、先進工業傳感器、量子雷達的研發。

不同于日本埋頭建構國產量子產業鏈，韓國自知量子技術起步較晚，更傾向與美國、歐盟技術聯盟，把握這波量子浪潮的黃金發展期。目前韓國科學技術情報通信部（MSIT）已與美國新創IBM、IonQ簽署人才培訓計劃，參與供應鏈技術聯盟，欲針對量子計算機、量子通訊、傳感器、工業材料、設備零件等供應鏈，創造新的合作機會。

三、崛起的量子力量成為產業新動力

觀察全球量子競賽攪動的風暴，產業鏈需乘風而起。亞馬遜、英特爾、Google、微軟、IBM等美國企業紛紛投入研發量子計算機，形成量子運算新創聚落。尤其IBM將觸角延伸制藥，與美國莫德納藥廠合作，運用IBM生成性AI及量子運算技術，實際參與制藥研發，也將量子計算機服務Quantum System One導入美國醫學混合云Cleveland Clinic。跨國金融服務權威“高盛集團”（The Goldman Sachs Group）也預見未來5年內，金融行業即可導入量子計算機，規劃用于金融商品風險評估。再加上量子運算新創企業開始崛起，包括硬件廠商IonQ、量子計算機開發商Rigetti Computing上市成功，再次可以見證，量子科技逐漸被全球資本市場關注。

四、量子技術左右未來產業變革方向

2024年2月2日發布的《GFII：全球未來產業指數》報告作為全球未來產業的綜合性研究表述，對我國和世界了解以量子技術為主的未來產業提供了堅實的數據和理論參考，具有十分重要的意義。數字經濟的競爭日趨激烈，量子技術及人工智能已成為其核心產業，特別是大型模型的應用，成為主要國家之間競爭的關鍵領域，在這個領域，人工智能技術和工業的先發優勢以及技術學和競爭壁壘，將有助于在未來國際競爭中占據主導地位，發達國家已經建立了堅實的技術壁壘，經過多年發展并保持了應用程序和人工智能的領先地位，隨著商業應用的不斷深入，量子技術有望成為挖掘經濟的核心力量，進入爆炸性發展階段，導致相關行業的激烈競爭，“打造生物制造、商業航天低空經濟等若干戰略性新興產業，開辟量子、生命科學等未來產業新賽道”，這也是我國中央經濟工作會議提出的重要任務。未來產業代表著新一輪科技革命和產業變革方向，是全球創新版圖和經濟格局變遷中最活躍的力量，在世界百年未有之大變局加速演進的背景下，未來產業正成為各國搶占科技的制高點和爭奪產業主導權的關鍵。以量子技術為主導的未來產業發展潛力巨大，前景可期，我們要積極進行前瞻謀劃，長遠布局，制定全面、系統的產業發展規劃，推動量子科技、人工智能等未來產業與傳統產業的融合，促進產業升級和轉型。鼓勵企業加強應用創新，開發具有自主知識產權的核心技術和產品，因地制宜的發展新質生產力。

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責編：險峰