近年来世界各国在量子科技领域的举措及对我国的启示

曾志毅

摘 要：“第二次量子革命”的竞争已经进入关键阶段。世界各国纷纷提出量子战略或者量子项目以促进量子科研的发展。谷歌等企业也在量子计算机上取得重要进展。为了打赢这场战争，建议政府在进一步为量子科技的发展创造良好的政策和市场环境的同时，发挥体制优势，凝聚优势力量，使我国在量子科研的竞赛中进一步取得主导地位。

关键词：量子科技；量子通信；量子计算机

当前，“第二次量子革命”的競争已经进入关键阶段。为了赢得这场谁都输不起的竞争，赢得“量子霸权”，以美国为首的世界各国在量子科技领域投入大量资金和资源。

一、各国在量子科技领域的举措和进展

（一）美国：提前做好战略布局，为研发铺平道路

政府部门尤其是军方一直在美国量子科技的发展中扮演重要的角色。上世纪末，美国政府就将量子科技列为“保持国家竞争力”计划的重点支持课题之一。近年来，美国对量子科技的重视也是有增无减。美国国防部在2013年至2017 年科技发展“五年计划”中，将“量子信息与控制技术”列为未来重点关注的六大颠覆性基础研究领域之一。2018年6月，美国白宫正式启动小组委员会，以指导联邦政府在量子科技领域发挥应有的作用，并协调公共和私营部门对量子技术的研究。2018年9月，美国政府正式提出了量子战略，宣布将成立多个国家级实验室，投入大量资金到量子技术研究项目。2018年12月，美国国会正式通过了国家量子计划法案，这个法案提出美国要制定一个为期10年的“国家量子计划”，以加快美国在量子计算领域的发展。为此，美国将成立“国家量子协调办公室”协调相关政策，并授权能源部等各部门投入约13亿美元进行量子研究。

在政府和军队的支持下，美国的大学、企业联合开展了多项有关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，美国芝加哥的一批科学家宣布正在搭建史上第一个量子互联网的雏形。在量子计算机领域，美国谷歌公司公布了最新一代72位，错误率只有1%的量子处理器Bristlecone。微软公司也宣布在一段导线中实现了“半电子”状态，称将对该公司的量子计算机的研发起到关键作用。2019年年初IBM 公司向世人展示了目前全球唯一一台脱离实验室环境运行的量子计算机“IBM Q System One”。

（二）欧洲：启动量子技术旗舰项目

早在20世纪90年代，欧盟就意识到量子科技的巨大潜力，持续对泛欧洲乃至全球的量子科技研究给予重点支持。不过，尽管欧洲在量子通信领域起步较早，成果也比较多，但是因为碎片化等原因，在量子科技研究上面临着被其他国家赶超的情况。因此，在2016年4月，欧盟委员会发布了《量子宣言（草案）》，计划于2018年启动资金量为10亿欧元的量子技术旗舰项目，希望借此促进量子技术在欧盟的发展。量子技术旗舰项目将主攻通信、计算、传感和模拟这四个方面的量子技术。在该项目启动之后，匈牙利、奥地利和德国也给予了支持。其中，德国打算开展为期10年、总投资额约3亿欧元，名称为“QUTEGA”的量子研究计划。不过，欧盟的量子科技研究计划面临两大困难。一是欧盟之前启动的石墨烯旗舰计划和人类大脑计划效果不理想，一直证明不了它的价值，导致各成员国和企业对量子技术旗舰项目信心不足。二是英国退欧的影响，英国的量子科技研究，无论是研究成果还是资金投入都排在欧盟国家的前列，一旦退欧，对欧盟的量子科技研究无疑会造成比较大的负面影响。

作为欧洲量子科技研究领域的领先者。英国政府很早就圈定了一批有潜力推动经济发展、值得深耕的“未来技术”，量子科技就是其一。早在2013年的政府秋季预算报告里，英国就宣布将在未来的5年里为量子科技研究投资2.7亿英镑，支持英国国家量子技术项目的第一个“5年计划”。项目包含4个研究中心，分别由牛津大学、伯明翰大学、约克大学、格拉斯哥大学主持。2016年，英国政府科学办公室发布量子技术报告《量子时代：技术机会》，提出重视量子应用五大领域，促进量子领域竞争。5大领域分别是原子钟、量子成像、量子传感和测量、量子计算和模拟以及量子通信。与产业的密切合作，是英国量子科技研究的一大特色。英国国家量子技术项目明确指出，要建立一个“政府、学界、产业界的量子技术共同体”。目前，牛津大学领导的量子信息技术中心就与将近30家企业建立了合作关系。

作为欧洲的另外一个大国，俄罗斯科学界也在政府的支持下积极开展量子科技项目。2011年，俄罗斯国家研究型工艺技术大学创建了一个“超导超材料”实验室，该实验室研究聚焦于光与物质的相互作用。2016年，俄罗斯国家研究型工艺技术大学与俄罗斯量子中心宣布启动大型量子技术中心。2018年，俄罗斯国家研究型技术大学莫斯科国立钢铁合金学院、俄罗斯量子中心的学者们与莫斯科物理技术学院、俄罗斯“斯科尔科沃”基金会，还有英德高校的研究者们一起，在致密超导纳米纤维上制造出了全新的量子比特，为生产量子计算机奠定基础。俄罗斯先期研究基金会副主任谢尔盖·加尔布克表示，俄或将于2021年秋季研制出多量子比特量子计算机。

（三）日韩：量子计算机

我国的近邻日本和韩国在量子计算机的研究上也是不甘落后。近期，日本国立情报学研究所、电信巨头NTT公司以及东京大学携手研制了该国首台量子计算原型机，成为国际量子竞赛活动的新成员。从理论上来说，该原型机的计算速度是传统超级计算机的100倍，而能耗仅为其1/10。2017年6月，韩国三大通信公司之一SK电讯在韩国首次成功研发了量子中继器，从而使韩国成为了继中国和美国之后第三个实现下一代安全技术的国家。在量子计算机领域，2018年3月，韩国科学技术研究院发布消息称，该院量子计算机研究组与浦项工大研究组共同研究出能够有效检测量子计算机运算过程的新方法，研究成果将为研发量子计算机提供帮助。

二、相关举措对我国的启示

（一）建议政府进一步为量子科技的发展创造良好的政策和市场环境

我国在量子科技领域特别是量子通信领域处于世界领先地位。建议政府在法制环境、财税政策、知识产权保护与成果转化、人才培养、融资体制等方面继续给予一定的支持，以保持我国在量子科研方面的领先地位。

（二）发挥体制优势，协调各方力量，尽快落地量子信息国家实验室

近年来国内出现“量子热”，多个地方布局量子研究，“招兵买马”建实验室。这在一定程度上分散了资金和力量，造成重复建设。量子科技发展到今天，已经不是一个学者或一个团队层面的竞争，而是成了国家综合实力的竞争。建议我国发挥“集中力量办大事”的体制优势，创新运行机制，尽快落地筹划建设的量子信息国家实验室，协调各方力量共同参与量子科技的研究工作。

（三）加强产业合作

我國量子科技产业化还处在非常初级的阶段，市场化机制还没形成，目前量子科技的发展还是靠国家政策推动，市场竞争不够充分。建议政府制定相关政策鼓励更多类型的企业参与竞争，将我国的量子科技市场做大做强。

三、结语

知识经济时代，现代科学技术对经济增长的影响越发突出。与此同时，在高科技发展的过程中，国家政策的推动作用也越发凸显。不过，只有深化“政产学研”合作，科学技术的发展才能百尺竿头、更进一步。

参考文献

[1] 美欧日如何发展量子通信技术，[201-08-16].http：//www.chinadaily.com.cn/interface/yidian/1138561/2016-08- 16/cd_26488313.html.

[2] E安全网.投入13亿美元！美国”国家量子行动计划”[2018-06-29].https：//www.easyaq.com/news/874801591.shtml.

[3] IBM的量子计算机走上了展台，中国的走到哪了？[2019-02-09].http：//tech.ifeng.com/a/20190209/45307236_ 0.shtml.

[4] 澎湃新闻网.专访牛津副校长：重金加码量子技术，英国希冀科学“日不落”，[2017-09-02].https：//m.thepaper.cn/newsDetail_forward_1779785.

[5] 科技日报.日本首台量子计算原型机推出速度为传统超算的百倍 室温下可长时间稳定运行[2017-11-27].http：//www.stdaily.com/index/kejixinwen/2017-11/27/content_ 600482.shtml.

[6] 雷小苗，李洋.高科技产业的技术追赶与跨越发展——文献综述和研究展望[J].工业技术经济，2019年第2期.