各国量子竞争

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。

“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。

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美国：提前做好战略布局

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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”。

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欧洲：启动量子技术旗舰项目

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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4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。五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。

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日韩：发力量子计算机领域

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日本作为现代科技发展的重要国家，对量子信息技术也十分关注，无论是政府部门还是私营企业，都在量子信息技术发展方面超前布局、大力发展。首先日本政府大力支持鼓励。日本邮政省自2000年开始便开发量子通信技术，并将该技术作为国家级高技术研究开发计划之一，10年内投资约400亿日元，采取产学官联合攻关的方式向前推进。2016年4月21日，日本内阁府下属综合科学技术创新会议决定在2018年启动官民研究开发投资扩大计划（PRISM），并将包括光量子技术在内的创新型物理空间基础技术定为官民的研究开发投资目标领域之一。2016年10月，日本政府科學技术厅联合日本国立情报研究所、日本电报电话公司，宣布要发展量子神经网络等量子计算解决方案。2017年11月20日，在日本内阁府“量子人工脑”项目的支持推动下，由日本相关科研机构与院所联合宣布推出量子神经网络（QNN）装置，并实现了长时间稳定工作，研究人员还成功开发出一种能够在云端上体验新型计算机QNN的云系统，并于2017年11月27日对外推出日本首款国产QNN原型机。日本电气公司（NEC）持续投入进行研发相当于“大脑”的基本回路，计划在2023年之前投入数十亿日元研发实体机。日本富士通公司计划在3年时间里对相关技术投入500亿日元（约合4.5亿美元），推动量子信息技术研究。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。

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多国量子信息技术发展方向

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根据美国总统特朗普签署的《国家量子计划法案》，在2019到2023财年，将授权美国国家标准与技术研究院、美国国家科学基金会和美国能源部获得12.75亿美元预算，用于开展量子信息科技研究。其中，美国国家标准与技术研究院负责制定量子技术发展所需标准，美国国家科学基金会支持人力资源建设，美国能源部将成立5个量子信息科研中心，加速科技成果突破。

除了国家层面的量子计划外，大型科技巨头也已开始在量子计算领域发展布局。据摩根士丹利报告显示，未来10年量子计算机将改变许多产业，预估高端的量子计算市场到2025年将达到百亿美元规模，如微软、IBM、Google等公司近年来大量投资研发相关技术，希望未来能够达成“量子霸权”目标。

欧洲希望通过“量子旗舰”计划的实施，继续推进量子信息技术的研发与运用，主要举措包括：一是为量子科技有关科学活动的增长提供支撑;二是为量子技术发展打造良好的技术创新与商业创新的生态系统;三是推动学术界和产业界的协同合作，实现量子技术从实验室到产业的高效转移;四是聚焦科学工程商业及交叉领域，培养新一代量子技术专家与专业人才;五是协调整个欧洲在量子技术上的公共投入和公共政策;六是促进目前没有强大量子技术研究计划的成员国加入。但欧盟“量子旗舰”计划还面临一个现实难题即英国脱欧，这对该计划的实施会产生重大影响。

英国是世界上量子信息技术研究的主要投资国之一，随后的投资将进一步促进这一新兴行业的增长。在2015年英国政府发布的《量子技术国家战略》和《英国量子技术路线图》中，高度强调未来量子技术的重要性，确定了英国未来发展量子信息技术的5项重点工作：一是打造坚实的量子信息技术基础;二是推动量子信息技术的转化应用;三是培养专业的量子信息技术人才;四是创造良好的社会和监管环境;五是鼓励和支持国际合作。

日本在量子计算领域已由之前的“韬光养晦”开始走向“锋芒毕露”的策略，研究方向也非常明確，将在当下的退火之路上集中发力、争取突破。在实现量子计算的道路上，日本的产、官、学三方各司其职、相互促进。同时，日本政府提出以新一代量子通信技术为研究对象的长期战略，计划在2020—2030年建成绝对安全保密的高速量子通信网，从而实现通信技术应用上质的飞跃。此外，日本国家信息通信技术研究院计划在2020年实现量子中继，到2040年建成极限容量无条件安全的广域光纤与自由空间量子通信网络。

2019年1月7日，印度宣布投入5.25亿美元（约36亿元人民币），将建立20个物理网络中心，用于研究人工智能、机器学习、物联网和量子计算;12月3日，以色列计划6年投资12亿谢克尔（约24.3亿元人民币）用于量子计算研究。此外，在2017年超级计算大会上，加拿大的D-wave公司与日本丰田通商签署了一项协议，将共同推进量子计算合作，主要是运用量子计算技术开展高速优化项目，不断拓展量子计算技术的应用领域。

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◎ 来源|综合青年与社会、军事文摘