全球量子技术政策综述

■文/袁珩（中国科学技术信息研究所）

当前，从医疗卫生护理，到银行和电信，再到国家安全和军事领域，量子技术为一系列应用开启了巨大机遇。因此，世界各国已经充分意识到量子技术的发展潜力，对量子技术发展作出强有力的部署。2021年4月，加拿大高等研究院（CIFAR）发布《一场量子革命：全球量子技术政策报告》，梳理了当前各国推动量子研发的战略规划、政策举措以及重点领域，旨在为各国决策者提供参考。

近一个世纪以来，科学家们对量子世界的研究带来了对现代社会至关重要的技术，如激光、磁共振成像、原子钟以及由此产生的全球定位系统、半导体元器件以及由此产生的计算机。随着科学家们控制量子能力的增强，新一轮“量子革命”即将到来，并极有可能诞生颠覆性的新技术，如黑客无法侵入的安全网络或比当今超级计算机快数十亿倍的量子计算机。鉴于量子技术对社会和经济的潜在影响，多国政府和产业界投入大量资金，支持量子技术研发，并力图开创一个量子新时代。

一、各国推动量子技术发展的主要政策类型

在全球范围内，各国对量子技术研发的政策部署从广义上可分为三类（见表1）：第一类是有协调一致的国家战略；第二类是没有协调一致的国家战略但有政府主导的量子技术研发计划或政府投入大量资金；第三类是通过国际合作伙伴组织参与量子技术研发。

表1 各国和地区推动量子技术发展的主要政策类型

一是制定量子技术国家战略。截至2021年1月，包括美国、英国、法国、德国、俄罗斯、日本、以色列在内的17个国家制定了国家量子技术倡议或战略，如美国的《国家量子倡议》，法国的《国家量子技术战略》，德国的《量子技术——从基础研究到市场》，俄罗斯的《量子技术路线图》，日本的《量子技术创新战略》。另外，加拿大、南非、泰国正在制定量子技术发展战略。

二是投入大量资金支持量子技术研发。截至2021年1月，有12个国家的政府或非盈利基金会投入大量资金支持量子技术研发，如澳大利亚、新西兰、丹麦、意大利、西班牙、瑞士、阿联酋等。虽然这些不是协调一致、十分系统的国家战略，但依然是国家层面的重大部署。

三是参与国际合作伙伴组织的量子技术研发。当前，欧盟设立了总额高达10亿欧元的量子旗舰计划（EU Quantum Flagship），这是当前世界最大的量子技术研发计划，汇集了来自欧盟内外32个国家的政府、学术界和产业界的利益相关方，实施了一系列量子技术研发项目，如QuantERA（由27个国家的研究资助机构组成的联合体，旨在识别并资助杰出并具有潜力的研究想法或概念）和OpenQKD（由13个国家的产业界、大学和国立研究机构组成的联合体，致力于研发量子密钥分发技术）。

二、各国推动量子技术发展的主要政策目标

各国支持其量子技术发展主要包含以下政策目标。

一是召集多个利益相关方构建量子技术研究网络。多国政府高度重视构建卓越研究中心或创新中心，旨在汇聚研究机构、政府和产业界等各方力量合作推动研究，识别应用领域，并支持创建初创企业。许多国家政府还支持产业界与学术界组建联合体，牵头发起大型战略性量子技术研发项目。

二是推动量子技术实现应用转化和商业化。各国高度重视通过提供资金和资源，构建有利于量子技术研发的国内生态系统，以在全球量子经济中占据一席之地。主要措施包括：构建技术验证基础设施、支持初创企业发展、优化量子技术组件供应链（如用于量子互联网的光纤和卫星、用于量子计算机的芯片等）。

三是发展人力资本。各国政策高度重视培养量子技术研究人才以及能够支撑未来量子经济发展的熟练技能人才。

三、各国推动量子技术发展的主要政策举措

为支持本国量子技术研发，大多数国家都部署了类似的政策举措。

一是成立量子技术卓越中心、应用研发中心或创新中心。例如，澳大利亚的量子计算与量子技术卓越中心、加拿大的量子计算研究所、荷兰的量子技术与量子软件研究中心、新加坡的量子技术中心、英国的国家量子技术中心网络、美国国家科学基金会资助的量子飞跃挑战研究所和能源部资助的量子信息科学研究中心等。这些中心在联合高校、科研机构、国家实验室开展基础研究，与产业界合作进行技术开发和商业化，培养量子技术专业研究人才和熟练技能人才等方面发挥至关重要的作用。

二是发起量子技术研发提案征集、竞赛或“挑战赛”。例如，QuantERA自2017年以来在其成员国中开展了两次项目提案征集，呼吁成员国组成国际研发团队，推进量子技术研发。加拿大自然科学与工程研究委员会和英国科研与创新署于2020年联合两国产业界与学术界组建联盟，开展量子技术研发。

三是提供专项资金，支持具有国家战略意义的量子技术研发项目，加速关键技术研发。例如，日本政府支持由产业界、大学和国立研究机构组建联盟共同实施一系列重要量子技术研发项目，包括开发高速和高精度的量子退火计算机、开发基于光子技术的量子安全云、到2030年开发出100量子比特的实用型量子计算机。

四是支持本国量子技术初创企业。许多国家的量子技术研究中心和创新中心都在为其衍生企业和初创企业提供支持，包括共享基础设施、创设孵化器或加速器、技术转让、提供法律或营销服务等。日本、法国的国家量子战略提出设立投资基金，从政府控制的金融实体及私营部门募集资金，为初创企业提供经费支持。英国、加拿大、澳大利亚和芬兰等国政府通过直接资助或本国开发银行，对量子技术初创企业进行战略投资（见表2）。

表2 四类量子技术政策措施在各国和地区的应用情况

四、各国推动量子技术发展的重点领域

许多国家的量子政策都提出将同步支持量子传感、量子通信和量子计算这三大主要量子技术领域的发展。同时，不少国家也强调要开发更稳定、更可控的新型量子材料。

一是量子传感与计量。利用量子系统的叠加和纠缠特性以及对外部环境的异常敏感性，可将量子系统制成新型传感器，以进行高度灵敏和精确的测量。对此，多国制定了量子传感技术发展计划。例如，加拿大国家研究委员会制定量子传感器挑战计划，为学术界、产业界和非营利合作伙伴提供资金，开发量子传感在环境、医疗和国防领域的应用。英国国家量子技术计划下设量子传感与计时技术中心，汇集大学研究人员、国家物理实验室和产业界的利益相关方，共同开展相关研究。

二是量子计算。在多种多样的量子技术中，量子计算机最受关注。量子计算机基于量子比特运行，由于量子可叠加和纠缠，这使得量子计算机的速度比传统计算机快很多。目前，各国探索的主要方向包括：硅基量子计算机、光量子计算机、超导体量子计算机等。从中期发展目标（到2030年）来看，英国、瑞典、日本等国希望能够创建出本国的基于逻辑门的有噪声中型量子计算机。同时，多国政府正在资助研究人员与行业用户合作探索量子计算应用场景，以为量子计算机应用创造市场。目前，各国正在考虑的量子计算机关键应用领域包括：对化学品、材料和制药行业至关重要的分子模拟；金融、物流和能源部门的建模；人工智能和机器学习领域的应用。

三是量子通信。量子计算的进步将对信息通信和网络安全产生重大影响。其中，量子卫星、量子密钥分发和量子加密技术是目前最受关注的技术方向。例如，韩国等国发起了关于部署国家量子密钥分发网络的大型项目。欧盟在“地平线2020”研发框架计划中启动了OpenQKD项目，联合欧洲多国共建欧洲量子通信基础设施。

四是新型量子材料。超导体、拓扑材料以及硅、钻石等相对较为“传统”的材料，具有导电性或磁性，适合用于量子传感器以及量子计算和量子通信系统的其他元器件。因此，开发更稳定、更可控的新型量子材料也是多国的关注领域。例如，美国国家科学基金会于2019年成立首个量子设备制造工厂，旨在开发新材料，并与产业界合作推动量子技术转化。荷兰在其《国家量子技术议程》框架下设立量子材料和技术创新中心。

五、量子技术可能引发的社会和伦理问题