布局量子信息风口美国发布国家级战略

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量子信息科学基于对量子理论的理解与认知，以产生新的知识和技术。通过量子信息科学的发展，美国可以改善其工业基础、创造就业机会，并确保经济和国家安全方面的利益。长期以来，美国政府对量子信息科学持续投资，近年来行业方面也积极参与，使得这个领域成为美国研发行业的新生支柱。特朗普政府也积极致力于维持和扩大美国在量子信息科学中的领导地位，以使通过这项研究创造的科学技术在未来长期受益并得到保护。

近期，美国发布《国家量子信息科学战略概览》（简称文件），起草机构为白宫国家科技理事会（NSTC）下属的量子信息科学委员会。该委员会于今年6月成立，职责是协调美国联邦政府关于量子信息科学的研发活动，持续拓展量子信息科学的应用。文件将量子信息科学定性为新一代技术革命，其发展将提高美国的工业基础，创造就业，并确保经济和国家安全利益。特朗普政府承诺将维持并拓展美国在量子信息科学领域的领先地位。

全国性的量子信息战略方案

根据文件，美国将创建一个可见、系统、全国性的量子信息研发方案，由NSTC的SCQIS协调。这些工作将利用现有的方案，适应不断变化和改进的科学和技术知识，反映对国家量子信息科学的机遇和挑战的最佳理解，并在适当的情况下采取新步骤。

美国将采取如下措施：一是专注于以科学为先的方法，识别和解决重大挑战，这些解决方案能够推动革命性的科学和工业进步；二是建立量子智能和多元化的员工队伍，以满足领域内不断增长的需求；三是鼓励行业参与，提供适当的公私合作机制；四是提供关键的基础设施和支持；五是推动经济增长；六是维护国家安全；七是继续发展国际交流合作。下一步的关键是制定机构级计划。

这将为未来10年带来新的机遇：将使有限的计算应用成为可能的量子处理器的开发，用于生物技术和国防的新传感器，用于军用和商用的下一代定位、导航和定时系统，通过量子信息理论理解材料、化学甚至引力的新方法，机器学习和优化的新算法以及包括抗量子加密在内的变革性网络安全系统。

为进一步了解该文件，现将主要内容摘译如下。

六大举措拓展领先地位

选择科学优先的量子信息科学方法

量子信息科学是量子力学和信息理论的综合产物，它包括支持计算机、通信和计量方面革命性进展的概念和技术。它研究了可以用来促进信息处理、传输、测量和基本理解的独特量子现象，而传统方法只能做得更低效，或者根本做不到。目前和未来的量子信息科学应用，区别于激光、晶体管和核磁共振等先前的量子力学应用，采用叠加或纠缠等经典对应不一致的量子混沌现象。

具体来说，一是加强联邦政府资助的核心研究计划，并在适当情况下使用从分散的小额赠款到中心和财团的方法，以支持长期的量子信息科学研究；二是促进跨学科的量子聚焦研究人员之间的对话与合作，并与更广泛的科学界合作，突出和分享相关的科学进步，并发展和协调量子研究；三是建立和利用正式的协调机构，如NSTC的SCQIS；四是将重点放在重大挑战上，以推动量子信息科学科学技术的进步，鼓励联邦机构在基础挑战和应用挑战中识别、优先考虑和协调投资。

培养面向未来的专业量子从业人员

培养具有、物理、信息和工程科学专业知识的美国量子从业人员，对于确保量子信息科学的持续进步至关重要。然而，美国目前的教育体系通常侧重于单学科培养，很少强调交叉学科的研究，这些交叉学科研究使毕业生能够应对复杂的现代问题和挑战，尤其是量子信息科学方面。虽然培训学生的责任传统上属于学术界，但政府机构和行业可以与学术界合作，以满足国家未来的人才需求。

具体来说，一是鼓励行业内和学术界为多元化的劳动力发展创建融合的跨行业方法，以满足国家对量子信息科学的需求；二是增强现有计划，以增加量子信息科学合格人员的规模；三是鼓励学术界将量子科学与工程学视为自己的学科，补充各级教师，完善计划和倡议；四是在早期阶段开展量子科学领域的教育，包括小学、初中和高中；五是通过与相关机构和行业合作，突出他们的投资，并利用艺术、媒体和文化机构参与等新颖或非传统的方法，来扩大更广泛的受众；六是鼓励量子信息科学社区跟踪，并估计量子行业未来的劳动力需求。

深化与量子产业的合作

来自量子信息科学的革命性进展已经引起了业界对量子信息科学研发的极大重视。大型公司和各种初创公司和小型企业都在量子传感，网络、计算和支持技术方面投入巨资。一些公司已经实现或即将推出下一代量子传感器、小型网络上的分布式纠缠以及50量子位的量子处理器，并计划继续在量子领域保持快速增长。鉴于量子信息科学在经济和国家安全方面重要性，政府将采取措施促进量子研究与美国产业的协调发展。

具体来说，一是促进来自产业界、学术界和政府共同参与的美国量子联盟的成立，以预测和建立关于需求和障碍的共识，协调竞争前的研究工作，解决知识产权问题，简化技术转让机制；二是通过产业界、学术界和政府之间的合作，增加对联合量子技术研究中心的投资，以加速对量子的研究和开发；三是通过培养潜在的终端用户，保持对量子革命如何影响机构任务以及机构如何在联邦政府内培养量子技术人才的认识。

提供关键基础设施

基于量子信息科学技术的成功研发将使越来越先进的量子研究成为可能，但这取决于合适的工具、设备和其他基础设施项目。量子信息科学的研发企业还不够强大到足以维持一个专注于开发和提供所有必要基础设施的行业，需要有针对性地扩展相关的联邦设施和工业基础设施以及其他支持活动，以加快进展，推进量子技术不断升级。

为此，美国一是通过与政府专家、利益相关者以及与产业界和学术界合作，明确急需的基础设施并鼓励必要的投资；二是鼓励各机构为量子信息科学研究界提供更多的现有和未来设施及支持技术；三是建立终端用户的测试平台以及培训和参与，从而允许联邦机构和利益相关者探索与其各自任务相关的应用程序；四是利用现有的基础设施，包括可以重新利用和扩展的生产设备，快速推进量子技术的发展。

维护国家安全和经济增长

国家安全需求往往推动新科技的进步，并通过加强政府投资、采取专门举措以及跨机构合作的方式促进经济发展。与此同时，创造新的市场和产业可以提高我们应对国家安全需求的能力，但科学和经济的进步可能会带来新的风险。只有增长与风险之间实现恰当的平衡才能够带来长期利益。

美国一是了解量子信息科学中科技形势变化对安全的影响；二是促进诸如SCQIS这样的机构，使所有政府机构与量子信息科学技术的防御和安全影响保持同步，并实现在平衡经济增长与技术产生的新风险之间的协调；三是确保现有分类和出口控制机制的一致，最大化地为美国大学和行业提供有关量子信息科学研究的相关行动的信息，以鼓励经济发展，保护知识产权，并捍卫与国家安全相关的应用。

推进国际合作

科学、技术和创新是美国经济发展繁荣昌盛的基石，也是国际上的主导力量，尤其是考虑到21世纪企业在全球开展业务，科学家和工程师跨境进行合作，世界具有高度互联性。考虑到科学和企业的全球性，美国已与包括私营部门在内的外国合作伙伴在量子信息科学研究方面进行了20多年的合作。这些伙伴关系加速了科学发现和技术应用，同时促进了美国经济增长和国家安全。

具体来说，一是寻求与志同道合的行业和政府合作伙伴加强国际合作；二是确保美国招揽最优秀的人才，以获得量子信息科学方面的国际技术、研究设施和专业知识；三是确定国际行动者的优势和重点领域，同时认识到差距，并抓住机遇，以便从技术和政策角度更好地了解不断演变的国际量子信息科学形势。

下一步，美国将要求政府机构制定详细的执行计划，以支持这些政策目标，并从这些政策选择中获得信息。根据文件，参加SCQIS的机构应提供书面计划，以在2019年第一季度或OSTP和SCQIS商定的日期之前实现本概述制定的政策目标。此外根据法律规定，各机构应与OSTP和SCQIS协商，召集利益相关方，以确定特定子领域的重大挑战，如量子精确传感器、量子传感技术、量子网络应用、量子抗性加密标准和系统的开发、NISQ量子器件的商业可能性、接近高保真量子位的极限操作以及量子信息科学的基础新科学等。