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OBSERVER
近期，美國(guó)信息技術(shù)與創(chuàng)新基金會(huì)（ITIF）發(fā)布《中國(guó)的量子科技創(chuàng)新水平如何？》。ITIF長(zhǎng)期聚焦全球前沿科技領(lǐng)域的戰(zhàn)略分析。此次發(fā)布的研究報(bào)告評(píng)估了中國(guó)在量子計(jì)算、量子通信、量子傳感賽道的發(fā)展態(tài)勢(shì)和特色，旨在為美國(guó)政府制定競(jìng)爭(zhēng)策略提供支撐。遴選本文，是希望幫助讀者了解國(guó)外高端智庫(kù)對(duì)我國(guó)量子科技發(fā)展的判斷與評(píng)價(jià)。
量子信息科學(xué)（QIS）利用量子力學(xué)原理以全新的方式處理和傳輸信息，而中國(guó)正在積極開拓此領(lǐng)域，其所取得的一些成就在規(guī)模和范圍上都超過了美國(guó)，使得美國(guó)在量子領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位岌岌可危。量子技術(shù)不僅對(duì)國(guó)家安全十分重要，還有可能對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)產(chǎn)生變革性影響。ITIF認(rèn)為，在這一技術(shù)前沿保持領(lǐng)先地位對(duì)美國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)福祉都至關(guān)重要。
總體而言，中國(guó)在量子通信領(lǐng)域占據(jù)上風(fēng)，但在量子計(jì)算領(lǐng)域弱于美國(guó)，而在量子傳感領(lǐng)域則與美國(guó)旗鼓相當(dāng)。中國(guó)國(guó)家資助的實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)等精英大學(xué)以及一批私營(yíng)企業(yè)正在推進(jìn)與國(guó)家優(yōu)先事項(xiàng)密切相關(guān)的技術(shù)。
在量子通信領(lǐng)域，中國(guó)已穩(wěn)居全球領(lǐng)先地位，特別是通過開發(fā)世界上最長(zhǎng)的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)——2000余公里的北京—上海主干網(wǎng)。
這一網(wǎng)絡(luò)與將量子通信延伸到更遠(yuǎn)距離的開創(chuàng)性衛(wèi)星“墨子號(hào)”相結(jié)合，使中國(guó)在安全的長(zhǎng)距離量子通信方面處于前沿地位。
然而，在量子計(jì)算方面，中國(guó)優(yōu)勢(shì)不足，尤其是在硬件和量子系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用方面。
中國(guó)在更適合市場(chǎng)的量子傳感領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，但在不太成熟的量子計(jì)算領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)較弱，這種對(duì)比體現(xiàn)了中國(guó)在迅速完善和應(yīng)用現(xiàn)有研究方面的優(yōu)勢(shì)，但也表明其在基礎(chǔ)創(chuàng)新方面的局限性。
中國(guó)充分認(rèn)識(shí)并發(fā)揮著自己的優(yōu)勢(shì)。量子創(chuàng)新戰(zhàn)略的核心是堅(jiān)持不懈地將前沿研究轉(zhuǎn)化為實(shí)際商業(yè)應(yīng)用。政府建立了專門的中心，如合肥的量子大道，將學(xué)術(shù)研究無(wú)縫轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)適用的技術(shù)。但中國(guó)在研究出版物方面的國(guó)際合作有限。雖然這一戰(zhàn)略快速取得了成果，尤其是在量子通信領(lǐng)域，但也帶來了長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)?a class="keyword-search" >量子技術(shù)開發(fā)非常復(fù)雜，而且成本巨大，供應(yīng)鏈遍布全球，這些問題都需要國(guó)際合作來解決。
本報(bào)告涵蓋的量子技術(shù)包括：
量子通信，指制定安全通信協(xié)議，利用量子力學(xué)原理以確保傳輸信息的機(jī)密性和完整性；
量子計(jì)算，指研發(fā)使用量子力學(xué)進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算機(jī)，其計(jì)算速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)；
量子傳感，指利用量子力學(xué)增強(qiáng)傳感器和測(cè)量科學(xué)。
中國(guó)量子產(chǎn)業(yè)概況
盡管有大量關(guān)于中國(guó)量子公司的報(bào)道，但只有約14家私營(yíng)企業(yè)可被認(rèn)定為對(duì)量子技術(shù)作出了重大貢獻(xiàn)，其中包括9家初創(chuàng)企業(yè)和5家大型科技公司，本源量子和國(guó)盾量子等知名初創(chuàng)企業(yè)以及阿里巴巴、百度和騰訊等巨頭在中國(guó)處于領(lǐng)先地位。這五家公司占據(jù)了中國(guó)大部分量子市場(chǎng)。
中國(guó)私營(yíng)企業(yè)對(duì)量子技術(shù)的投資體量比美國(guó)小很多。中國(guó)初創(chuàng)企業(yè)的資金短缺，蘭德公司2022年的報(bào)告指出，中國(guó)初創(chuàng)企業(yè)的資金預(yù)計(jì)在4400萬(wàn)美元，而美國(guó)達(dá)到12.8億美元。麥肯錫2023年的一份報(bào)告也揭露了類似的私營(yíng)投資差距，指出美國(guó)私營(yíng)的量子初創(chuàng)企業(yè)的投資總額大約是中國(guó)的10倍。美國(guó)的私營(yíng)企業(yè)投資金額不僅超過了中國(guó)，還是歐盟的5倍多，美國(guó)在量子技術(shù)投資方面領(lǐng)跑全球。
美國(guó)這種優(yōu)勢(shì)的形成不僅源于可用資金的規(guī)模，還源于美國(guó)的投資者文化——他們?cè)敢獬袚?dān)自己深思熟慮過的風(fēng)險(xiǎn)，來推動(dòng)創(chuàng)新向前發(fā)展。中國(guó)初創(chuàng)企業(yè)難以獲得巨資開展實(shí)質(zhì)性研究，這與美國(guó)形成了鮮明對(duì)比，但中國(guó)正在將這一弱點(diǎn)轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢(shì)，將其初創(chuàng)企業(yè)的重點(diǎn)放在現(xiàn)有量子技術(shù)的商業(yè)化上，并彌補(bǔ)公共資金的缺口。
近期，中國(guó)許多大型科技公司退出量子研究領(lǐng)域，阿里巴巴和百度都已關(guān)閉了相關(guān)量子研究部門，并將資產(chǎn)轉(zhuǎn)移至與國(guó)家有關(guān)的機(jī)構(gòu)。例如，百度將其量子研究設(shè)施移交給了北京量子信息科學(xué)研究院，而阿里巴巴將其量子實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)交給了浙江大學(xué)。一些分析家將此歸因于經(jīng)濟(jì)壓力，如量子研究的高成本和成果的不確定性，同時(shí)也確保量子研發(fā)更好地與國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)齊頭并進(jìn)。
中國(guó)在哪些量子技術(shù)領(lǐng)域有創(chuàng)新？
中國(guó)在量子通信領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先，而美國(guó)則在量子計(jì)算領(lǐng)域擁有顯著的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
這種差異凸顯了兩國(guó)在量子技術(shù)領(lǐng)域采取的不同國(guó)家戰(zhàn)略：美國(guó)投資于量子計(jì)算的長(zhǎng)期潛力——這是一項(xiàng)不太成熟但極具前景的技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)；而中國(guó)則專注于量子通信的即時(shí)和安全應(yīng)用——這是一套更成熟的技術(shù)，但是市場(chǎng)范圍較窄。
中國(guó)在“十三五”規(guī)劃中將量子通信與安全列為優(yōu)先事項(xiàng)。自那時(shí)起，中國(guó)迅速采取行動(dòng)，在全球安全通信競(jìng)賽中鞏固了其領(lǐng)先地位，特別是在量子密鑰分發(fā)領(lǐng)域。
量子密鑰分發(fā)可能是安全通信最尖端的子領(lǐng)域，它利用量子力學(xué)原理創(chuàng)建了一種幾乎無(wú)法破解的數(shù)據(jù)加密方法。有一些地面系統(tǒng)利用光纜在城市間或鄰近地區(qū)間安全傳輸數(shù)據(jù)，還有一些衛(wèi)星系統(tǒng)可以在更遠(yuǎn)的距離甚至全球范圍內(nèi)連接安全通信。
為了進(jìn)一步擴(kuò)展安全通信，中國(guó)已將衛(wèi)星鏈路整合到這一網(wǎng)絡(luò)中。這些衛(wèi)星鏈路可在光纖無(wú)法直接連接的遙遠(yuǎn)地點(diǎn)（如不同大陸之間）之間安全傳輸數(shù)據(jù)，從而保證量子通信的安全性，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出僅靠地面系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的范圍。
隨著2016年“墨子號(hào)”衛(wèi)星的發(fā)射，中國(guó)的量子密鑰分發(fā)雄心在京滬主干網(wǎng)的成就上又向前邁進(jìn)了一大步。
“墨子號(hào)”衛(wèi)星由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉及其團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)，并與中國(guó)科學(xué)院合作研發(fā)，是世界上第一顆量子科學(xué)衛(wèi)星。它可實(shí)現(xiàn)數(shù)千英里安全量子通信，開創(chuàng)了此領(lǐng)域的先河，成功地在亞洲和歐洲之間傳輸量子密鑰，這一壯舉是與奧地利研究團(tuán)隊(duì)合作完成的。
通過實(shí)現(xiàn)跨大洲的量子密鑰交換，“墨子號(hào)”衛(wèi)星體現(xiàn)出了建立全球量子互聯(lián)網(wǎng)的潛力——一個(gè)利用量子技術(shù)傳輸信息的網(wǎng)絡(luò)，其安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)，它可保護(hù)數(shù)據(jù)不被攔截或篡改。
“墨子號(hào)”衛(wèi)星的成就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過京滬主干網(wǎng)，它證明了量子通信可以跨越全球，超越本地網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)造一個(gè)安全、互聯(lián)的世界，這標(biāo)志著中國(guó)在全球安全通信未來的領(lǐng)導(dǎo)地位。
其他國(guó)家也認(rèn)識(shí)到在量子密鑰分發(fā)領(lǐng)域保持競(jìng)爭(zhēng)力的重要性，并為保持領(lǐng)先地位進(jìn)行了投資，但美國(guó)在這方面卻弱于別國(guó)。
歐盟啟動(dòng)了量子通信基礎(chǔ)設(shè)施（EQCI）計(jì)劃，這是一項(xiàng)旨在研發(fā)全歐洲安全量子通信網(wǎng)絡(luò)的重大舉措，韓國(guó)也在開發(fā)自己的全國(guó)量子密鑰分發(fā)主干網(wǎng)，但美國(guó)卻沒有此類投資項(xiàng)目。
美國(guó)量子經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)盟在2024年的一份報(bào)告中寫道：“目前，美國(guó)政府沒有投資于此類試驗(yàn)平臺(tái)或試點(diǎn)領(lǐng)域，這導(dǎo)致美國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展中將成為追隨者而非領(lǐng)導(dǎo)者?！?/p>
然而，中國(guó)的弱勢(shì)在于量子計(jì)算，其在硬件開發(fā)和算法先進(jìn)性等多個(gè)領(lǐng)域也都處于偏后位置。
首先，在硬件開發(fā)方面，美國(guó)已遙遙領(lǐng)先。要開發(fā)一臺(tái)功能強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)，必須創(chuàng)建一個(gè)物理系統(tǒng)，對(duì)量子比特進(jìn)行編碼，然后控制和操縱量子比特進(jìn)行計(jì)算。目前有兩種領(lǐng)先的技術(shù)可以做到這一點(diǎn)，而美國(guó)公司在這兩種技術(shù)的開發(fā)上都處于領(lǐng)先地位。第一種方法是使用鈹離子等被困在真空中的原子離子來表示量子比特。制造量子計(jì)算機(jī)的第二種方法（也是最主要的方法）是利用超導(dǎo)材料的獨(dú)特性能。
其次，在算法開發(fā)或在量子計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上運(yùn)行的構(gòu)件方面，美國(guó)同樣領(lǐng)先。兩個(gè)最著名的量子算法，即用于求大數(shù)因式分解的肖爾算法和用于更快破譯加密信息的格羅弗算法，都是由美國(guó)研究人員開發(fā)的。美國(guó)公司和盟國(guó)公司，如英國(guó)的Quantinuum公司和澳大利亞的Q-CTRL公司，正在引領(lǐng)將量子算法應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界的潮流。
各國(guó)對(duì)量子傳感領(lǐng)域領(lǐng)先地位的爭(zhēng)奪十分激烈。一些被大量引用的研究表明，中國(guó)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)較少；也有其他研究表明，美國(guó)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)超中國(guó)。但本報(bào)告中有關(guān)研究成果的創(chuàng)新指標(biāo)顯示，中美兩國(guó)對(duì)該技術(shù)的研究水平幾乎不相上下。
各國(guó)在這一領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)地位至關(guān)重要，因?yàn)榱孔觽鞲屑夹g(shù)是最先進(jìn)的技術(shù)之一，且有幾項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了高度成熟的水平。這些技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，提供了傳統(tǒng)傳感器無(wú)法比擬的靈敏度和新功能。
在醫(yī)療保健領(lǐng)域，這些技術(shù)能更精確地監(jiān)測(cè)心臟，在腦機(jī)接口方面也更先進(jìn)。而在材料科學(xué)領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)能以前所未有的精細(xì)程度改進(jìn)缺陷探測(cè)。
總體而言，中國(guó)的戰(zhàn)略重點(diǎn)放在了短期內(nèi)更接近市場(chǎng)成熟的量子技術(shù)上，并在這些技術(shù)上領(lǐng)先。
事實(shí)上，全球量子技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)已在三個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模上顯示出明顯的層級(jí)結(jié)構(gòu)。據(jù)麥肯錫估計(jì)，到2040年，量子計(jì)算將占據(jù)整個(gè)量子技術(shù)市場(chǎng)約87%的份額，而量子通信和量子傳感分別約占7%和6%。
盡管如此，今天的小賭怡情可能比明天的豪賭更有價(jià)值，因?yàn)榱孔油ㄐ诺膬?yōu)勢(shì)顯而易見，而量子計(jì)算的規(guī)模和回報(bào)仍不確定。
中國(guó)如何進(jìn)行量子技術(shù)創(chuàng)新？
為什么盡管中國(guó)的量子產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，但其量子生態(tài)系統(tǒng)卻始終處于領(lǐng)先地位？
首先，中國(guó)在量子領(lǐng)域優(yōu)先考慮將創(chuàng)新轉(zhuǎn)化為有形產(chǎn)品。他們注意到，與通常注重知識(shí)創(chuàng)造的美國(guó)不同，中國(guó)確保創(chuàng)新能夠從實(shí)驗(yàn)室無(wú)縫過渡到市場(chǎng)。
合肥國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)是學(xué)術(shù)研究與商業(yè)應(yīng)用之間的橋梁。在合肥國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)，政府將科學(xué)突破與產(chǎn)業(yè)需求相結(jié)合，促進(jìn)大學(xué)、研究實(shí)驗(yàn)室和私營(yíng)企業(yè)之間的合作。事實(shí)證明，這種方法在量子技術(shù)領(lǐng)域尤為有效，合肥已成為量子企業(yè)的核心樞紐。
合肥國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)的量子大道就是一個(gè)范例，它已成為中國(guó)量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的燈塔。這個(gè)位于云飛路的特區(qū)據(jù)說聚集了約20家量子技術(shù)公司，該區(qū)域也因此成為量子企業(yè)的重要孵化器。這些公司位置的集中加快了量子研究從理論到應(yīng)用的過渡。這條街道的突破性創(chuàng)新包括超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)、毫米波芯片和著名的“墨子號(hào)”衛(wèi)星。
中國(guó)在合肥成功發(fā)展工業(yè)量子生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵在于其與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)這所實(shí)力雄厚的科研機(jī)構(gòu)的聯(lián)系，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)是中國(guó)量子領(lǐng)域最強(qiáng)的大學(xué)之一，被視為中心錨點(diǎn)。
據(jù)報(bào)道，被稱為中國(guó)“量子之父”、國(guó)盾量子聯(lián)合創(chuàng)始人潘建偉曾說：“在龍頭企業(yè)的積極參與和政府的引導(dǎo)下，一個(gè)涵蓋設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、安全和標(biāo)準(zhǔn)的量子通信產(chǎn)業(yè)鏈在中國(guó)基本形成?！?/p>
其次，中國(guó)在量子技術(shù)方面發(fā)展快速。
美國(guó)目前將量子創(chuàng)新作為“范內(nèi)瓦·布什科學(xué)項(xiàng)目”，而不是作為國(guó)家安全或競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)先事項(xiàng)。這指的是線性創(chuàng)新模式，通常歸功于美國(guó)科學(xué)政策制定的關(guān)鍵人物范內(nèi)瓦·布什（Vannevar Bush）。
在這種模式中，基礎(chǔ)研究推動(dòng)應(yīng)用研究，應(yīng)用研究促進(jìn)開發(fā)，最終形成商業(yè)產(chǎn)品。這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，可能既緩慢又脫節(jié)，因?yàn)槊總€(gè)階段往往由不同的實(shí)體負(fù)責(zé)。
相比之下，中國(guó)的方法旨在提高速度和效率。中國(guó)有戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)——集中力量，并簡(jiǎn)化從研究到應(yīng)用的流程。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)是中國(guó)量子研究中心和信息中心。在郭光燦的領(lǐng)導(dǎo)下，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)成功爭(zhēng)取到了享有盛譽(yù)的政府實(shí)驗(yàn)室（中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）落地，將國(guó)家研究重點(diǎn)與學(xué)校的學(xué)科優(yōu)勢(shì)緊密結(jié)合在一起。
自2017年以來，中國(guó)越來越多地將量子研究工作集中在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，特別是高影響力領(lǐng)域。這種集中化鞏固了中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)作為中國(guó)量子信息科學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者的地位。
第三，中國(guó)對(duì)量子研究采用集中資助方式。
事實(shí)上，中國(guó)的量子資助體系非常集中，主要依靠國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)。該組織負(fù)責(zé)資助中國(guó)約50%的量子出版物，涉及量子計(jì)算、量子傳感和量子通信等領(lǐng)域。
而美國(guó)的資助系統(tǒng)和資助機(jī)制各自為政。此外，美國(guó)的資金來源明顯更加雜亂，甚至政府資金來源也來自各個(gè)聯(lián)邦部門。這導(dǎo)致了效率低下和缺乏戰(zhàn)略協(xié)調(diào)問題，最終會(huì)拖慢進(jìn)展，使美國(guó)更難與中國(guó)更加集中的方法相抗衡。
中國(guó)大膽投資雄心勃勃的項(xiàng)目，如量子通信網(wǎng)絡(luò)原型機(jī)，旨在實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)先。這種承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的意愿使中國(guó)能夠?qū)崿F(xiàn)重大突破，并有可能主導(dǎo)量子科學(xué)，而美國(guó)則采取了更為保守的方法，專注于理論性更強(qiáng)的項(xiàng)目。
第四，在量子計(jì)算、通信和傳感領(lǐng)域，美國(guó)近一半的研究論文都是與國(guó)際合作伙伴共同完成的，而中國(guó)此類論文的數(shù)量較少，在這三個(gè)領(lǐng)域分別是29%、19%和23%。
中國(guó)這種模式揭示了其更廣泛的戰(zhàn)略：將研究重點(diǎn)放在國(guó)內(nèi)，尤其是大學(xué)之間的合作；而美國(guó)則利用大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和私營(yíng)企業(yè)的優(yōu)勢(shì)，建立了一個(gè)更加全球一體化和開放的研究生態(tài)系統(tǒng)。就像半導(dǎo)體的研究一樣，創(chuàng)新量子技術(shù)所需的巨大成本以及其復(fù)雜性和規(guī)模，是任何一個(gè)國(guó)家或企業(yè)都無(wú)法單獨(dú)應(yīng)對(duì)的。有限的國(guó)際合作可能會(huì)阻絆中國(guó)在此領(lǐng)域取得長(zhǎng)足進(jìn)步。
最后，美國(guó)學(xué)術(shù)研究系統(tǒng)缺乏集中指導(dǎo)，這與中國(guó)高度協(xié)調(diào)、由政府指導(dǎo)的量子研究方式形成鮮明對(duì)比。
在中國(guó)，關(guān)鍵的研究計(jì)劃，如量子信息科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （均位于合肥） ，是由政府實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)的。這些實(shí)驗(yàn)室與北京量子信息科學(xué)研究院和中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所一起，在統(tǒng)一的國(guó)家戰(zhàn)略下運(yùn)作，確保研究工作與國(guó)家目標(biāo)緊密結(jié)合。此外，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、清華大學(xué)和北京郵電大學(xué)等一流大學(xué)也為這一中央框架作了貢獻(xiàn)，直接響應(yīng)政府設(shè)定的優(yōu)先事項(xiàng)和目標(biāo)。
中國(guó)量子行業(yè)創(chuàng)新投入分析
科學(xué)出版物|在量子通信領(lǐng)域，中國(guó)的研究數(shù)量和質(zhì)量都遙遙領(lǐng)先，大大超過了美國(guó)。在量子計(jì)算領(lǐng)域，中國(guó)的研究成果更多，但在研究質(zhì)量方面，美國(guó)優(yōu)勢(shì)明顯。在量子傳感領(lǐng)域，中國(guó)的研究成果更多，但兩國(guó)的研究質(zhì)量并駕齊驅(qū)。
專利|中國(guó)在國(guó)內(nèi)量子通信專利方面遙遙領(lǐng)先，在量子傳感專利方面也有相當(dāng)大的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，而美國(guó)在量子計(jì)算專利方面領(lǐng)先。在歐洲，沒有明顯的重點(diǎn)，并且在所有三種技術(shù)上都有平衡的產(chǎn)品組合（而在其他地區(qū)，量子傳感往往落后）。
在中國(guó)，量子通信和量子傳感專利的主要受讓人是公共機(jī)構(gòu)和初創(chuàng)企業(yè)，而非大型企業(yè)。例如，國(guó)盾量子和魯班量子等初創(chuàng)企業(yè)在量子通信專利方面處于領(lǐng)先地位，而中國(guó)科學(xué)院工程研究所則在量子傳感方面處于領(lǐng)先地位。相比之下，美國(guó)在量子計(jì)算專利方面的領(lǐng)導(dǎo)地位主要是由大型企業(yè)推動(dòng)的，包括國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司（IBM）、微軟、谷歌和英特爾等。
在中國(guó)，量子技術(shù)被視為國(guó)防和基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵。中國(guó)優(yōu)先考慮國(guó)內(nèi)專利，確保這些技術(shù)在中國(guó)境內(nèi)，不受外部影響。然而，要充分了解量子創(chuàng)新的全球意義，就必須跳出國(guó)內(nèi)專利的范疇。因?yàn)?strong>真正影響全球市場(chǎng)和推動(dòng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的是那些延伸到國(guó)外的專利。
中國(guó)的華為和阿里巴巴兩家公司進(jìn)入了量子通信領(lǐng)域的前十名，而在量子計(jì)算和傳感領(lǐng)域的前幾名中沒有中國(guó)公司的身影。量子領(lǐng)域的全球影響力仍然集中在那些優(yōu)先考慮擴(kuò)大國(guó)際專利覆蓋面的外國(guó)公司。
中國(guó)政府支持量子行業(yè)的政策
中國(guó)決心到2035年在量子技術(shù)領(lǐng)域取得領(lǐng)先地位。量子科學(xué)因有望給計(jì)算、密碼學(xué)和傳感等領(lǐng)域帶來革命性的變化而被視為對(duì)中國(guó)提升全球競(jìng)爭(zhēng)力這一目標(biāo)的關(guān)鍵考驗(yàn)。
中國(guó)通過“十三五”和“十四五”規(guī)劃，將量子技術(shù)納入國(guó)家戰(zhàn)略，將量子通信定位為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期目標(biāo)的關(guān)鍵。
一項(xiàng)在“十三五”規(guī)劃中啟動(dòng)的大工程旨在確保到2030年中國(guó)在量子通信和計(jì)算領(lǐng)域取得突破，包括擴(kuò)大國(guó)家量子基礎(chǔ)設(shè)施、開發(fā)量子計(jì)算原型機(jī)和建設(shè)量子模擬器。
中國(guó)政府為建立量子信息科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室投資了超10億美元，同時(shí)還為“墨子號(hào)”衛(wèi)星和京滬主干網(wǎng)等關(guān)鍵項(xiàng)目單獨(dú)投資了100億美元。
這些努力顯然已經(jīng)取得了成效，因?yàn)橹袊?guó)已經(jīng)在量子通信領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。
中國(guó)在量子技術(shù)方面投入了大量公共資金，據(jù)估計(jì)，中國(guó)的投資超過了150億美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了美國(guó)約38億美元的撥款。
中國(guó)在“十三五”規(guī)劃勢(shì)頭的基礎(chǔ)上，“十四五”規(guī)劃加強(qiáng)了對(duì)量子技術(shù)的關(guān)注，制定了更加具體的宏偉目標(biāo)。
該計(jì)劃要求建立專門研究量子信息的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，以鞏固中國(guó)在這一關(guān)鍵領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。
該計(jì)劃優(yōu)先發(fā)展城內(nèi)、城際和自由空間環(huán)境下的先進(jìn)量子通信技術(shù)，同時(shí)創(chuàng)建通用量子計(jì)算原型機(jī)和實(shí)用量子模擬器。
此外，該計(jì)劃還強(qiáng)調(diào)了量子精密測(cè)量技術(shù)的突破以及量子在關(guān)鍵數(shù)字領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。
“十四五”規(guī)劃還強(qiáng)調(diào)了通過量子發(fā)展提升國(guó)防和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的雙重目標(biāo)，確保國(guó)家不僅在技術(shù)上領(lǐng)先，還能獲得更廣泛的戰(zhàn)略利益。
此外，中國(guó)工業(yè)和信息化部在2024年發(fā)布的文件中將量子計(jì)算確定為其更廣泛產(chǎn)業(yè)政策中的“未來產(chǎn)業(yè)”，重點(diǎn)發(fā)展容錯(cuò)量子計(jì)算技術(shù)，并加強(qiáng)量子軟件和云平臺(tái)。
2024年中國(guó)工業(yè)和信息化部在文件中還將加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)導(dǎo)力作為量子領(lǐng)域的一個(gè)目標(biāo)，幾年來中國(guó)也一直深耕于此。
2021年10月，中國(guó)發(fā)布了指導(dǎo)方針，思考如何布局以鞏固其作為包括量子技術(shù)領(lǐng)域在內(nèi)的國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)導(dǎo)者的地位。
2022年，《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展綱要》啟動(dòng)，通過分析全球和國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)格局，制定了具體步驟以增強(qiáng)中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)制定流程。
此外，中國(guó)正致力于將標(biāo)準(zhǔn)制定直接納入量子研發(fā)項(xiàng)目。國(guó)家科技發(fā)展計(jì)劃要求科研人員將標(biāo)準(zhǔn)工作作為項(xiàng)目的核心組成部分，確保標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)發(fā)展同時(shí)、同步。這種方法旨在實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新與標(biāo)準(zhǔn)化之間的無(wú)縫鏈接，以便更有效地推動(dòng)量子技術(shù)的商業(yè)化。通過將標(biāo)準(zhǔn)納入量子計(jì)劃，中國(guó)旨在加強(qiáng)其國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)，以便在全球范圍內(nèi)更具競(jìng)爭(zhēng)力。
中國(guó)的戰(zhàn)略還包括提高其在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 （IOS） 及國(guó)際電工委員會(huì) （IEC） 等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)中的影響力，中國(guó)代表在這些機(jī)構(gòu)中發(fā)揮了領(lǐng)導(dǎo)作用。通過這些協(xié)調(diào)努力，中國(guó)正在全球舞臺(tái)上掣畫量子技術(shù)的未來，并確保其標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)成為全球基準(zhǔn)。
基于以上觀察，為了確保美國(guó)在量子技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，ITIF建議，美國(guó)應(yīng)當(dāng)機(jī)立斷采取行動(dòng)，比如：
大幅增加研發(fā)資金，特別是重新授權(quán)國(guó)家量子計(jì)劃（NQI）；
國(guó)會(huì)應(yīng)支持由行業(yè)主導(dǎo)的創(chuàng)新，以應(yīng)對(duì)公共部門的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，加速量子技術(shù)的商業(yè)化；
美國(guó)應(yīng)避免過早實(shí)施嚴(yán)格的量子標(biāo)準(zhǔn)，允許行業(yè)自然創(chuàng)新和發(fā)展；
為了保持進(jìn)步以及對(duì)進(jìn)步至關(guān)重要的思想和人才流動(dòng)，美國(guó)有必要實(shí)施謹(jǐn)慎、有針對(duì)性的出口管制。
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