量子前沿:解密未来技术与产业生态
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1.2 全球主要国家政策布局

量子信息技术是挑战人类调控微观世界能力极限的世纪性系统工程,是对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性创新技术。它将引领新一轮科技革命和产业变革。量子信息技术发展与应用已成为各国在科技、经济等领域展开综合国力竞争,维护国家技术主权与发展主动权的战略制高点之一。截至2024年6月,全球已有30余个国家和地区制定和推出了量子信息领域的发展战略规划或法案,据公开信息不完全统计,投资总额已超过290亿美元。全球主要国家和地区量子信息领域战略规划和投资概况见表1-1,以2018年欧盟《量子技术旗舰计划》和美国《国家量子倡议法案》为重要标志,近年来各国在量子信息领域的规划布局持续加速。量子信息领域的国际科技竞争正日趋激烈。

表1-1 全球主要国家和地区量子信息领域战略规划和投资概况

续表

来源:中国信息通信研究院(截至2024年6月)

美国量子计算国家战略部署围绕顶层设计、专项计划、生态建设3个方面展开。美国是世界上最早开展量子计算研究的国家之一,特别注重通过政府指导推动量子计算的发展,形成了相互衔接的三层战略体系。

美国制定出台《国家量子倡议法案》(NQI法案),统一部署全国量子计算系列行动。该法案是美国统筹国内力量推进量子科技发展的法律基础,也是美国谋求量子信息科学及其技术应用全球领导地位的战略规划。法案于2018年12月正式生效,要求美国总统实施为期10年的国家量子计划,明确要求美国国家标准与技术研究院(NIST)、美国国家科学基金会(NSF)、美国能源部(DOE)三大国家机构加强量子领域的协调管理,意图实现打造量子计算机、开发新一代传感器、建设全球量子通信系统等三大目标。该法案在5个方面发挥着核心作用:一是该法案积极推动量子信息科技的深入研究、开发、示范推广和实践应用;二是该法案强化了联邦政府内部在量子信息科技研发方面的跨部门协作与规划;三是该法案力求使联邦政府投资的量子信息科技研发、开发和示范项目效果最大化;四是该法案鼓励联邦政府、联邦实验室、各大企业和高校之间紧密合作;五是该法案还致力于推动制定量子信息科技安全的国际标准。

美国国家科学技术委员会发布的《NQI 2023年报》显示,NQI法案实施5年来的实际投资规模远超原计划。2019—2023财年投资累计达37.38亿美元,超出原计划的12.75亿美元近两倍,投资覆盖量子计算、量子网络、量子传感与计量、量子基础科研和量子工程技术五大领域。其中,量子计算投资占比最高,共计约10亿美元,量子网络投资增速最快。美国能源部(DOE)、美国国家科学基金会(NSF)和美国国家标准与技术研究院(NIST)是NQI法案的主要实施部门,其中DOE和NSF 5年来分别累计投资超过12亿和10亿美元。NSF资助了1500余项量子信息领域科研项目,DOE则重点支持国家实验室体系的5个量子信息研发中心建设。

美国NQI法案第一阶段于2023财年结束,多方就第二阶段法案实施和投资问题进行了广泛讨论。NQI咨询委员会发布《更新国家量子计划:维持美国在量子信息科学领域的领导地位建议》报告,战略与国际问题研究中心发布《量子不可照旧:国家量子倡议法案重新授权的问题》报告,信息技术与创新基金会发布《美国的量子政策方针》报告,上述报告分析了量子信息领域技术产业竞争和国际竞争态势,建议NQI法案在2024——2028财年至少每年拨款5.25亿美元(不含芯片研发资金),持续加大基础科学投资、打造量子人才队伍、深化产业界合作、建设关键基础设施、维护国家安全和推进盟友国际合作,确保美国在量子信息领域的领先地位。2024年11月1日,美国国会预算办公室发布了《国家量子倡议重新授权法案》(H.R.6213)的成本估算报告,预计将在2025-2029年授权拨款18亿美元。H.R.6213将授权《国家量子倡议法案》第二阶段拨款,通过加大对能源部、国家科学基金会、国家标准与技术研究院、国家航空航天局等部门资金支持,进一步巩固美国在量子信息领域的领先地位。

欧盟及其成员国在20世纪90年代就已经洞察到量子科技所蕴含的巨大潜力,并一直对泛欧洲甚至全球的量子科技研究工作给予高度关注和重点扶持。在组织机制方面,欧盟围绕量子技术旗舰计划共同设立了5个机构,分别是出资方委员会(BoF)、战略指导委员会(SAB)、科学与工程委员会(SEB)、量子社区网络(QCN)和协调支持行动办公室(CSA-QFlag)。在执行过程中,欧盟《量子技术旗舰计划》项目信息首先由量子社区网络收集,经协调支持行动办公室汇总到战略指导委员会进行评估。经战略指导委员会评估通过或提议的项目在出资方委员会同意后,会获得旗舰项目资金支持,并交由科学与工程委员会开展实施。开始实施之后,科学与工程委员会不断向战略指导委员会和出资方委员会汇报各项目进展,或由各项目协调人经协调支持行动办公室直接向战略指导委员会汇报情况。

近年来,欧盟积极布局并出台了一系列量子科技战略和专项计划,目标是在全球量子科技竞争中赢得主动权。欧盟主推的《量子技术旗舰计划》于2018年正式实施,投资约10亿欧元,计划10年内分3个发展阶段发展量子信息技术。2022年11月,欧盟发布《欧盟战略研究和产业议程》,基于量子计算、量子模拟、量子通信、量子传感与计量四大技术支柱,结合基础量子科学、工程和使能技术等主题,概述了2030年量子技术发展路线图,旨在使现有议程与即将推出的一系列计划保持一致。2023年,欧盟发布《欧洲量子旗舰计划阶段性报告》,回顾4年来研究项目的亮点成就,研究项目对旗舰计划目标的贡献和其面临的挑战,并展望了下一阶段的布局举措与目标。欧盟《量子技术旗舰计划》推出欧洲量子计算机项目“OpenSuperQPlus”,旨在建立一个1000量子位的量子计算系统。欧盟《量子技术旗舰计划》启动新项目“PASQuanS2”,旨在开发一个能够处理多达10000个中性原子的量子模拟器,从而进一步改变欧洲可编程量子模拟发展格局。欧盟出资1900万欧元成立Qu-Pilot项目,该项目旨在加快欧洲量子技术工业创新走向市场,并建立可信赖的供应链。

英国作为全球科技强国,在2014年率先出台全球首个量子信息国家级发展政策《国家量子技术计划》,通过两个5年期规划,累计投资超5亿英镑,建立了量子计算、模拟、通信、传感和成像五大科技研究中心推动技术攻关,支持量子初创企业产品研发与应用推广。2023年3月,在计划实施10年之际,英国政府组建科学创新与技术部,发布《国家量子战略(NQS)》,开启未来10年25亿英镑投资和新一轮量子信息技术产业发展规划。NQS提出了四大发展目标:确保英国拥有领先的量子信息科技与工程技术;支持量子技术企业发展,促进投资、供应链和人才队伍建设;加快量子信息技术应用转化;加强量子信息技术产业监管和国际治理合作。

日本针对量子信息技术领域的研究开展较早,投入持续较大。2020年,日本发布《量子技术创新战略(最终报告)》,制定了从研发到社会实施的广泛计划,推动量子技术创新。2022年,日本发布《量子未来社会愿景》,旨在加快量子技术在日本的发展,通过量子技术创造更多就业机会,涵盖领域涉及量子计算机、量子软件、量子安全和量子网络、量子精密测量和传感及量子材料。同年出台《量子人才培养与保障推进政策》,提出建立教育生态系统,培养“XX+量子”人才;为青年研究人员独立开展相关研究提供持续保障;构建涵盖产业界的研究与人才生态系统。

此外,加拿大、印度、澳大利亚、丹麦、韩国、爱尔兰等国家也高度重视量子信息领域发展,相继发布了量子信息发展战略,围绕顶层规划、专项计划、组织机制、前沿研究、应用探索、产业培育和人才培养等领域,竞相争夺量子信息技术制高点。