世界主要大国和地区的量子科技政策沿革及军民两用应用情况

游桂　成阳志　杨雨珂　金英杰

作为当今世界科技的最前沿领域，量子科技的发展引发了一系列颠覆人们认知的科学发现和科技发明，不断改变着世界的面貌。其所催生出的新兴技术逐渐成为经济社会跨越发展、军事武器飞速进步的基石与动力。在科技革命这场“没有硝烟的战争”中，量子科技研究已经成为了“兵家必争之地”，世界各国若想在下一轮发展中拔得头筹，就必须迅速抢占这块胜利的高地。

在量子科技重要性日益凸显的背景下，以美国、日本、欧洲等为代表的世界主要大国和地区相继启动了量子科技发展计划，加大量子科技发展的经济投入。各国立足于本国实际，出台了一系列多样的量子科技创新发展政策。

早在2002年，美国便率先制定了《量子信息科学和技术发展规划》，给出了美国量子科技发展的主要步骤与时间表。2007年，美国防部高级研究计划局将量子科技作为主要核心技术列入了其战略规划。2016年，美国防部开始支持军用量子科技技术发展，量子科技正式进入军队发展计划之中。美国前总统特朗普在2018年签署的《国家量子倡议法案》，正式开启了美国量子领域的“登月计划”。该法案是美国政府统筹推进国内量子科技发展的法律基础，也是美国谋求量子科技技术全球领先地位的战略规划。根据法案，美国政府将在未来五年内投入12.75亿美元开展量子科技研究，并成立国家量子科技协调办公室，以协调政府机构、学术和产业界，形成发展的合力。2020年，美国政府宣布拨款10亿美元建立12个新的人工智能和量子信息科学研究所。至此，美国的量子科技发展模式基本确立。

世界各RjEMNHfyvBRfZOBCS5VAkRezzO6TOpwknxxEuGt/pkk=国量子技术颁布的政策

十几年间，美国政府通过发布一系列战略性文件提高量子科技在全国科研领域中的地位，为量子科技的发展做好了完备的政策支撑。如今，美国已经形成了一套以美国政府为领导核心，12个国家量子科技研究所为发展支点，社会和学界协同发展的新型量子科技发展模式。在该模式下，政府、量子科技研究所、社会和学界协同发展，形成了一股强大的量子科技发展合力。

日本政府一贯重视量子科技研究，曾在量子科技领域内大放异彩。但在近年来，日本却后续乏力，逐步落后于其他国家。为应对这一情况，日本政府发布了三项重要的量子科技发展战略。一是2017年发布的《量子科学技术的新推进方案》，在该方案中，日本政府重点聚焦了量子信息处理、量子计算与传感、极短脉冲激光、下一代激光机关4个领域，希望通过这些技术的攻关激发日本在量子科技领域的竞争力。二是2018年启动的“光·量子跃迁旗舰计划”，该计划实施周期为2018-2027年，重点投资量子模拟和计算、量子传感和超短脉冲激光器三大技术领域，是日本未来十年间量子科技发展的重要计划。三是2020年发布的《量子技术创新战略》，该报告为日本量子科技产业发展制订了技术发展战略、国家战略、产业与创新战略、知识产权与国际标准化战略、人才战略五大发展战略。战略从人才、产业发展、国际合作、国内市场规范等多个方面为日本未来十到二十年间的量子科技发展做出了明确的计划和战略部署，构建了日本量子科技发展蓝图基本的框架。

为应对量子科技国家竞争激烈的局面，日本政府还在计划联合日企以共同打造日本国家量子技术竞争力。日本政府计划与50家日企携手成立一个量子研究团体。该团体囊括东芝公司、NEC等多个日本知名企业，有望在量子通信和量子计算等多个领域共同推动日本量子技术的发展。

在日本量子科技长期的发展之中，日本政府层层推进，制订了科学有效的发展战略，逐渐形成了分阶段推进、各阶段重点突出的发展模式。

欧洲方面很早就意识到了量子科技的巨大潜力。2008年，欧盟便发布了《量子信息处理与通信战略报告》，开始联合欧洲各国发展量子通讯技术。2016年3月，欧盟委员会发布《量子宣言》，呼吁欧洲各国参与量子技术旗舰计划，共同建立欧洲的量子科技产业。到了2018年，欧盟制定的量子技术旗舰计划正式开始实行。该计划将历时十年，预算达10亿欧元，涉及4个量子科技尖端领域，为整个欧洲的量子产业发展在宏观上奠定了战略基础。

除了宏观上的战略布局之外，欧洲各国也制定了自己的发展计划，在国家层面上推动着整个欧洲量子科技的发展。2014年，英国启动了量子科技发展的第一个“五年计划”，并于计划期间建成了通信、传感、成像和计算四大研发中心。2018年，英国又通过了新的五年计划，计划投资3.15亿英镑建成一个国家量子计算中心和四个量子中心。2020年，英国防部发布文件开始推进量子科技在防务体系中的发展。英国在规划量子科技发展上走在了整个欧洲的前列，为欧洲的量子科技发展增添了巨大的活力。

量子计算机——鹰

此外，德国和俄罗斯也制定了相应的发展战略来规划本国的量子科技发展。德国在2018年发布报告《量子技术：从基础研究到市场》，为国家量子科技的发展定下了总体的框架。同样在2018年，俄罗斯颁布了“数字经济国家项目”，将量子科技列为了九大重点发展对象之一，规划了俄五年内的量子科技研究工作。

欧盟和欧洲主要国家在量子科技领域内积极布局，从宏观、微观层面出台了一系列的量子科技发展计划，形成了以欧盟为引领，各国持续跟进的多轮驱动发展态势。

无论是在军用领域还是民用领域，量子科技都展现出了极为广阔的应用前景和强大的产业驱动力。世界各国都在增加研发投入，加大专利申请，力争在这场“军备竞赛”之中取得优势地位。总体而言，全球呈现出了美国领跑，世界各国争相角逐的竞争格局。

美国的量子科学技术仍处于世界领先地位，特别是在量子计算机领域。2021年美国IBM公司研制出了一台能运行127个量子比特的量子计算机——鹰，是迄今为止全球最大的超导量子计算机。量子比特是量子计算机的基本信息单元，其数量是评估一台量子计算机性能高低的一般性标准。在超导量子领域，每增加一个量子比特代表着计算机在计算性能方面向前迈出了一大步，量子处理器的潜在性能也翻了一番，可以提供比当今计算机更快的指数级运算速度。IBM表示，将在未来推出超过1000个量子比特的計算机。

据美国家科学院所述，量子计算机的使用前景十分广阔，可以应用于医疗技术、物流、气候等方面，给药物开发、网络安全、金融建模等领域带来革命性的改变，处理经典计算机无法解决的问题。一方面，量子计算机可以促进人工智能学习的发展，用于开发更精确的致命性自主武器系统。另一方面，量子计算机及量子传感器还可以和人工智能技术结合发展，进一步升级美军军事情报、监视与侦查系统。

除此之外，在量子技术研究方面，美国家标准技术研究所团队于2021年发现宏观量子纠缠直接证据，有助于其在量子网络方面的研究;哈佛大学和麻省理工学院开发出了可编程量子模拟器，运行量高达256个量子比特，有助科学家在材料科学、通信技术等多领域实现重大突破。

英国布里斯托大学研发出的量子成像仪

美陆军研究实验室通过量子信息技术为士兵提供便携式的定位。量子技术可以颠覆传统的天线测量电磁信号，成为一种新型的信息处理平台。美国量子科学家Fredrik Fatemi说：“量子技术异常复杂，但是展开量子技术研究能够得到巨大回报。通信、导航、定位、计算以及战场探测是陆军需要的重要作战功能。”

作为量子理论的主要发源地，欧洲很早就意识到量子信息处理和通信技术的潜力，近年来更是在多个领域不断取得突破，其中英国、法国和德国近年来取得的成果最为显著。据报道，2021年格拉斯哥大学物理学家首次找到使用量子纠缠将信息编码成全息图的方法，对于进一步创造更高分辨率、更低噪声的图像有很大的助益;同时，英研究与创新机构（UKRI）发布消息称，布里斯托大学研发出一款新型的量子成像仪，这一技术在医疗保健、国防、安全、运输和制造领域都可以得到广泛运用。

位于德国于利希研究中心的D-Wave量子退火计算机是欧洲首台超5000量子位元的量子计算机

2021年，法国索邦大学牵头组成的量子研究团队在量子储存器的研究上取得新突破，在储存器的储存和检索效率上创造了新的记录，对未来欧洲建立大规模的量子通信网络迈出了关键一步。而德国早在2019年就开始利用量子纠缠效应打造量子网络，相关研究人员表示目前已经实现第一个量子网络原型。可以预见一个绝对安全的通信系统在不远的将来就会逐渐投入使用，广泛的应用于军事保密通信、政府机关、军工企业和各类民用机构，前景十分广阔。此外，2022年1月，欧洲首台超5000量子位元的量子计算机在德国正式启用，该机器在采样和处理问题上效率显著，是欧洲量子计算机发展的一个里程碑式的突破。

作为量子通信领域的先驱者，日本在这一领域的发展独树一帜。2021年6月，日本东芝公司通过实验，成功将量子比特信息的传输距离延长至600公里。这项新技术可用于组织安全通信，成为新一代数据网络的基础，使信息能够在确保安全的同时进行远距离传输。研究人员使用特殊的量子密钥分配（QKD）技术将传输数据进行加密，并构建量子网络，从而减少外部环境的影响，最大程度的确保信息通讯的安全性和有效性。这一项技术可以极大提高军部内部通信的保密性，在军事领域有着广泛的应用前景。

日本于2020年开始建立全球量子加密网络，并大力推动单自旋器件、量子传感器和量子中继技术的发展。此外，为了下一代量子计算机与量子通信等技术早期落地使用，日本构建产、学、研一体化研发机制，预计在2035年实现100万量子位的量子计算机，2050年制造出容错通用量子计算机。日本电信公司NTT和东京大学的科学家表示，通过量子态隐形传输是量子中继的基础技术，如果量子中继器可以投入实际使用，有望实现真正意义上的“万物互联”。

量子科技发展方兴未艾，各国新式量子科技发明和发现井喷式的呈现在人们的眼前，颠覆着人们的世界观。无论是现代战争还是人们的日常生活，都将在这场量子科技革命之中发生翻天覆地的变化。

责任编辑：王宇璇