发展新质生产力量子技术大有可为

齐冠钧 尹政平 马培武 刘牧茜

【摘要】以量子技术为代表的新质生产力写入今年的政府工作报告，并被列为2024年十大工作任务的首位，引发了业界的关注。2024年2月2日，ICV TA&K发布了一份《GFII：全球未来产业指数》，得到了WIPO、OECD和IRENA等知名组织的支持，其中涉及许多新的概念、技术和领域，包括量子技术、人工智能、人形机器人等，针对这一趋势，全球各国都制定了政策，提供了更多的资源和支持，量子技术人工智能人形机器人等关键领域的发展显著地塑造了工业结构、就业动态和全球竞争力。在重大技术创新之后，未来产业出现，扰乱现有市场，形成新的需求，影响政策制定，进而重新定义经济和社会结构。近年来，以量子技术为代表的未来产业已成为世界主要国家新的竞争前沿，各国都在积极规划未来该领域的产业发展，文章以量子技术为切入点，充分梳理中国、美国、欧盟、日本、韩国各国所公布该领域的有关政策及发展态势，从中观察全球量子技术未来的发展趋势。

【关键词】新质生产力；量子技术；量子运算；通讯技术

【中图分类号】F124；O413

量子技术作为新质生产力中未来产业的重要组成部分，在政府工作报告中被两次提及，在2023年工作回顾中提到：“量子技术等前沿领域创新成果不断涌现，肯定了产业取得的成绩”。在制定未来产业发展规划中提到：“开辟量子技术等新赛道”。2024年量子技术产业创新有望继续获得政策支持，由此可见，在未来的一段时间内，以量子技术为代表的新质生产力无疑会受到全球的瞩目。

一、全球量子技术发展现状及趋势

量子信息是一种基于量子力学基本原理的新型信息传输方法，它涉及利用量子系统的相关特性进行信息的计算、编码和传输。量子技术将在包括航空航天、国防、汽车、化工、金融和制药在内的各个行业取得突破。从全球芯片竞赛战线延伸，伴随科技产业链重组，台面上美国、中国、欧盟、日本等经济体，皆以电动车、半导体为名，建构产业竞争力。而量子科技则成为各国的“钻石王牌”，跃升为国家核心战略目标，投入庞大资源研究发展，暗自抢占未来“量子时代”的有利地位。依照法国市场调研机构Yole Group解读，量子科技藉着量子运算、感测、加密应用，在2030年达成30亿美元市场规模，可想而知各国抢占量子蓝海的驱动力。

据相关数据显示，全球已有16个国家将量子科技列入国家发展战略计划，从2021年以来，陆续投入246亿美元预算，且研发资源愈滚愈大。面对虚拟未知的量子世界，美国波士顿顾问公司（BCG）预测，量子运算将会在2040年带来8500亿美元的获利，但各国之所以愿意大手笔投资，可视为对计算机、半导体、医疗、能源产业的布局野心，但实际上，还有其他考量。

以全球量子技术领域排名，中国、日本、欧盟、美国、韩国分别占据前5强。全球研调权威麦肯锡调查指出，中国在10年内，取得5161件量子研发专利，远远超越美国的2401件，显见量子争霸的激烈。在中美互不相让的量子竞赛中，英国、德国、法国、印度等国也陆续推动超过10亿美元的研发计划，量子科技百家争鸣。

二、各国量子技术发展态势

全球科技产业极具指标性的市场调查机构“集邦科技”（TrendForce）预估，2023年全球量子市场已达到7.2亿美元规模，主要由中国、美国占据领先地位，初步在软件、演算速度测试领域略有收获进展。而要迈向下一阶段成长，逐年都以超过20%成长幅度扩大量子市场规模。TrendForce甚至明确指出，量子市场成长最大推动力，将来自于中国。

（一）中国：量子专利领先

2023年10月，中国公开一项重大成果，中国科学院（Chinese Academy of Sciences）研制的量子计算机原型机“九章三号”问世，演算特定解决方案的速度，领先Google量子计算机原型机演算速度达100亿倍，而登上国际学术期刊《科学》（Science）版面。

这项突破进展，可回溯至中国的发展纲要，首次在2016年“十三五”倡议量子蓝图，并在“十四五”规划重申第一优先要务，是发展量子运算、量子通讯技术涵盖制药研发、能源材料及国防安全；量子领域累计投资金额突破150亿美元，目标在2025年将量子技术落地AI、半导体、航天研究等领域。而“九章三号”的横空出现，等于宣示其握有的量子实力。中科院成功构建255个光子的量子计算原型机“九章三号”，刷新光量子信息的技术水平和量子计算优越性的世界纪录。从此，中国对于量子应用有更精准的目标。中国全国量子计算与测量标准化技术委员会（SAC/TC 578）還正式发布“量子计算术语和定义”（GB/T 42565-2023），以国家标准层级，规范量子计算通用基础、硬件、软件及应用方面相关技术标准，为技术研究人员、企业、潜在客户建立共同语言。此举不仅是为量子应用奠定产业标准化基础，利于日后量子技术兼容互通，反复推敲，不难发现中国有意识争夺“量子领先地位”的话语权。现阶段通过制定产业标准，构筑国家量子信息技术标准体系，全力打造国家级“量子+”示范应用基地，继续推动产业化。甚至，中国有意在2030年前，实现“卫星量子加密通讯”理想。

（二）美国：量子新创商务应用

对美国而言，量子竞赛是一场不能输的战役，更急于统一量子战略。美国白宫国家科学技术委员会（NSTC）发布了“量子信息科学的国家战略概述”（National Strategic Overview for Quantum Information Science），率先投入2.18亿美元执行量子信息科学研究。接着通过“国家量子倡议法案”（National Quantum Initiative Act），在2023年前投入13亿美元扶植量子发展。美国当局动作频频，很明显是想加速量子系统产品开发脚步，包括量子计算机软硬件、量子运算、量子新材料合成技术，在量子科学应用落地抢下决胜的第一步。在“量子信息科学的国家战略概述”中，定调美国将全力发展量子感测、量子运算、量子网络、量子硬件等四大研究基础，同时有6大政策目标：即采取科学优先策略、培养量子科学未来人才、深化与量子产业合作、创造关键基础设施、维护国家安全和经济增长、增加国际合作。

可以想象，美国积极投资、制定策略，赶在量子计算机真正商业化前，再次奋力急起直追，期待能凭借核心材料、研究质量和新创技术等既有优势，在量子战中一决胜负。

（三）欧盟：泛欧量子计算机联网全面布局

当全球弥漫量子争霸氛围，欧盟也不能置身事外。早在2013年，英国政府就宣布将在此后5年内投资2.7亿英镑，加速量子技术的商业化进程。2015年，英国发布了《英国量子技术路线图》。2016年，《量子技术：时代机会》报告认为，人类正处在第二次量子革命的前夜，选定了原子钟、量子成像、量子传感器和测量、量子计算和模拟以及量子通信作为五大重点研发领域。英国政府首席科学顾问马克 沃尔帕特表示，这些领域“具有生产新产品和服务的潜力与价值”。欧盟11国亦在2018年签署通过“欧洲量子技术宣言”（Quantum. Manifesto A New Era Of Technology），包括法国、比利时、克罗地亚、希腊、芬兰、斯洛伐克、斯洛文尼亚、捷克、马耳他、爱沙尼亚和西班牙都在这量子生态圈的核心。而随着量子计算机应用蔚为竞赛重点，欧盟在2022年10月更发表“高速计算机公私部门联合开发倡议”（EuroHPC JU），投入1亿欧元，推行“量子旗舰计划”，标定在捷克、德国、西班牙、法国、意大利与波兰作为设置欧洲量子计算机基地，牵成“泛欧量子计算机联网”，跨域规模相当可观。

在欧盟执委会的构想里，泛欧量子计算机联网布局6座欧洲重要城市，主要是对准欧洲工业、科技产业应用需求，加速量子计算机演算接轨产业服务。更深入来说，首要目标是协助欧洲主导的气候变迁任务，而能广泛应用在能源材料发展。立足泛欧量子计算机联网之巅，眺望欧盟“数字十年”（Digital Decade）的企图心，是实现欧洲量子计算机从软硬件、资金、技术都百分之百“欧洲制造”，才有足够信心宣示欧洲的量子竞争力，在通讯、感测、计算机及模拟器等应用领域具备领先优势。欧盟“数字十年”计划，是实现欧洲量子计算机从软硬件、资金、技术都百分之百“欧洲制造”，宣示欧洲的量子竞争力，在通讯、感测、计算机及模拟器等应用领域具备领先优势。欧盟的欧洲量子技术宣言跨度至2035年，在支持量子科技研究发展之余，更进一步重视创造体质健康的量子产业生态系统。因此，欧盟也追赶美中步伐，发表一套量子标准“Supporting Quantum Technologies beyond H2020”，在泛欧量子计算机联网的幅员里，自订产业遵循依据。

（四）日本：务实落地产业

眼看全球量子战还胜负未决，在亚洲量子领域算是起步早的日本，不甘量子计算机应用被超车，决定在2020年推动量子技术创新策略，陆续投入超过10亿美元，发展“量子计算机国产化”，扩大与民间企业广泛合作，试图将量子计算机应用落地于工业制造、物流交通、金融等领域。

现阶段，日本丰田汽车、日立、日本电信已允诺加入量子战略产业革命联盟，日本电器厂商富士通、NEC也努力开发量子应用，而三菱光学则投入研究，在量子演算的庞大排列组合中，优化锂空气电池、锂离子电池蓄电量解决方案。上述种种可以窥见，日本量子技术直接对应材料、化学、汽车产业的影响力，欲在务实产业面超车国际竞争局面。

在日本量子“产业先行”的概念下，东京大学主导与丰田、日立制作所、东芝（TOSHIBA）、索尼集团（SONY）等企业先驱，共同组成“量子创新倡议协议会”，引进量子计算机，陆续尝试接轨不同领域的产业应用。日本积极发展“量子计算机国产化”，扩大与民间企业广泛合作，试图将量子计算机应用于工业制造、物流交通、金融等领域。

（五）韩国：接轨国际量子合作

至于韩国，目前在全球量子市场占比不到2%，但在一次次量子战略推进中，韩国亦企图将量子应用供应商增加至120家，同步演进量子计算机、国家量子通信网、量子互联网、量子传感器等计划，盼在2035年前投资超过23亿美元，迎头追赶将占有提升至10%，其雄心不容小觑。在韩国规划的蓝图里，2030年将布建完成一条长达100公里的量子网络，并陆续建置量子产业促进法、量子研究产业中心等，促成量子传感器、先进工业传感器、量子雷达的研发。

不同于日本埋头建构国产量子产业链，韩国自知量子技术起步较晚，更倾向与美国、欧盟技术联盟，把握這波量子浪潮的黄金发展期。目前韩国科学技术情报通信部（MSIT）已与美国新创IBM、IonQ签署人才培训计划，参与供应链技术联盟，欲针对量子计算机、量子通讯、传感器、工业材料、设备零件等供应链，创造新的合作机会。

三、崛起的量子力量成为产业新动力

观察全球量子竞赛搅动的风暴，产业链需乘风而起。亚马逊、英特尔、Google、微软、IBM等美国企业纷纷投入研发量子计算机，形成量子运算新创聚落。尤其IBM将触角延伸制药，与美国莫德纳药厂合作，运用IBM生成性AI及量子运算技术，实际参与制药研发，也将量子计算机服务Quantum System One导入美国医学混合云Cleveland Clinic。跨国金融服务权威“高盛集团”（The Goldman Sachs Group）也预见未来5年内，金融行业即可导入量子计算机，规划用于金融商品风险评估。再加上量子运算新创企业开始崛起，包括硬件厂商IonQ、量子计算机开发商Rigetti Computing上市成功，再次可以见证，量子科技逐渐被全球资本市场关注。

四、量子技术左右未来产业变革方向

2024年2月2日发布的《GFII：全球未来产业指数》报告作为全球未来产业的综合性研究表述，对我国和世界了解以量子技术为主的未来产业提供了坚实的数据和理论参考，具有十分重要的意义。数字经济的竞争日趋激烈，量子技术及人工智能已成为其核心产业，特别是大型模型的应用，成为主要国家之间竞争的关键领域，在这个领域，人工智能技术和工业的先发优势以及技术学和竞争壁垒，将有助于在未来国际竞争中占据主导地位，发达国家已经建立了坚实的技术壁垒，经过多年发展并保持了应用程序和人工智能的领先地位，随着商业应用的不断深入，量子技术有望成为挖掘经济的核心力量，进入爆炸性发展阶段，导致相关行业的激烈竞争，“打造生物制造、商业航天低空经济等若干战略性新兴产业，开辟量子、生命科学等未来产业新赛道”，这也是我国中央经济工作会议提出的重要任务。未来产业代表着新一轮科技革命和产业变革方向，是全球创新版图和经济格局变迁中最活跃的力量，在世界百年未有之大变局加速演进的背景下，未来产业正成为各国抢占科技的制高点和争夺产业主导权的关键。以量子技术为主导的未来产业发展潜力巨大，前景可期，我们要积极进行前瞻谋划，长远布局，制定全面、系统的产业发展规划，推动量子科技、人工智能等未来产业与传统产业的融合，促进产业升级和转型。鼓励企业加强应用创新，开发具有自主知识产权的核心技术和产品，因地制宜的发展新质生产力。

主要参考文献：

[1]王心怡.近期全球网络安全形势与动向分析[J].通信管理与技术，2022（03）.

[2]杨扬，冯林，赵文元，高兴隆.量子技术及其在军事领域的应用[J].军事文摘，2022（11）.

[3]李非凡.国际量子密码技术专利发展态势与热点分析[J].世界科技研究与发展，2022（01）.

[4]吕凤先，刘小平，贾夏利.近二十年美国量子信息科学战略中基础研究的政策部署和重要进展[J].世界科技研究与发展，2022（01）.

责编：险峰