王中亞

（河南省社會科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟研究所，河南 鄭州 451464）

近年來，以量子計算、量子通信和量子測量為代表的量子信息技術(shù)不斷取得新進(jìn)展，有望突破經(jīng)典計算機理論制約，為解決計算性能、信息安全提供新引擎，被認(rèn)為是面向未來的信息技術(shù)，期望帶來顛覆式變革[1]。從全球范圍看，發(fā)達(dá)經(jīng)濟體紛紛出臺相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃，斥巨資支持量子信息技術(shù)研究，推動量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。就中國而言，2020 年10 月，習(xí)近平總書記在中央政治局第二十四次專題集體學(xué)習(xí)中，做出把握量子科技大趨勢，下好先手棋的重要指示，為加快量子信息技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展指明了前進(jìn)方向、提供了根本遵循。國家“十四五”規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要提出，在量子信息領(lǐng)域組建國家實驗室，實施重大科技項目，謀劃布局未來產(chǎn)業(yè)等一系列重要決策部署。

1 全球量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)十分重視量子信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，IBM、谷歌、微軟、英特爾等全球科技巨頭競相展開量子計算領(lǐng)域研究與行業(yè)應(yīng)用，量子信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐步從理論走向?qū)嶒?，并加速向?qū)嵱没a(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)[2]。

1.1 發(fā)達(dá)國家量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

美歐日等發(fā)達(dá)經(jīng)濟體紛紛在量子信息技術(shù)領(lǐng)域加強規(guī)劃布局，加大扶持力度，實施發(fā)展戰(zhàn)略和研究應(yīng)用項目規(guī)劃[3]。美國早在2002 年就制定了《量子信息科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》，企圖在全球范圍內(nèi)建立先發(fā)優(yōu)勢。歐盟于2016 年發(fā)布《量子宣言》，謀篇布局專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)。2018 年，歐盟正式啟動“歐洲量子技術(shù)旗艦計劃”，用10 億歐元資助一批研究與創(chuàng)新項目。據(jù)波士頓咨詢權(quán)威報告預(yù)測，到2035 年，歐美量子計算應(yīng)用市場規(guī)模達(dá)到600 億美元，到2050 年，市場規(guī)模將膨脹至2 950億美元[4]。2016 年以來，日本政府部門推動ImPACT計劃（顛覆性技術(shù)創(chuàng)新計劃），力圖在全球量子科技競爭中追上世界領(lǐng)先水平。

1.2 中國量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

我國“十四五”規(guī)劃綱要指出，前瞻布局未來產(chǎn)業(yè)，在類腦智能、量子信息、基因技術(shù)、未來網(wǎng)絡(luò)、深海空天開發(fā)、氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。前瞻布局以量子信息為代表的未來產(chǎn)業(yè)是我國加快建設(shè)世界科技強國的戰(zhàn)略舉措[5]，量子信息是中國極少數(shù)處于領(lǐng)跑地位的科技領(lǐng)域之一。

2016 年，我國發(fā)射的“墨子號”是全球第一顆實現(xiàn)星地之間量子保密通信的衛(wèi)星，2020年，我國造出的“九章”是目前全世界對傳統(tǒng)計算機優(yōu)勢最大的量子計算機，這些都是所有科技強國在努力追求的重大目標(biāo)。以華為、百度、阿里巴巴、騰訊、國盾量子和本源量子為代表的互聯(lián)網(wǎng)頭部企業(yè)和信息技術(shù)企業(yè)，正積極投資量子計算，開始面向未來布局量子信息技術(shù)研發(fā)[6]。

2 河南省量子信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展現(xiàn)狀

河南省量子信息產(chǎn)業(yè)具備比較好的發(fā)展基礎(chǔ)、相對豐富多樣的應(yīng)用場景，但與安徽省、北京市、廣東省、上海市、四川省等國內(nèi)量子信息產(chǎn)業(yè)“第一梯隊”相比，仍存在一定差距。

2.1 河南省量子信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)優(yōu)勢

近年來，河南省圍繞量子信息進(jìn)行了一系列探索。在基礎(chǔ)研究方面，以鄭州大學(xué)等為代表的高校在量子計算、量子通信方面具備優(yōu)勢。2021 年7月，鄭州大學(xué)物理學(xué)院閆磊磊、蘇石磊科研團(tuán)隊在量子計算機相關(guān)研究中取得最新進(jìn)展，成果發(fā)表在物理領(lǐng)域頂級期刊《物理評論快報》上，引發(fā)了國際關(guān)注。同樣在2021 年7 月，河南首家省實驗室嵩山實驗室在鄭州市揭牌，實驗室的研究方向包括量子信息技術(shù)應(yīng)用研究、專用軟硬件協(xié)同計算、行業(yè)應(yīng)用內(nèi)生安全問題、數(shù)字賦能社會治理現(xiàn)代化等。

在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，河南省在一系列規(guī)劃中均提出要以前瞻30 年的戰(zhàn)略眼光，看問題、作決策，超前布局量子信息等未來產(chǎn)業(yè)。2020 年河南省人民政府印發(fā)《河南省量子通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，是國內(nèi)較早布局量子信息產(chǎn)業(yè)的省份之一，目前正在加快建設(shè)“一網(wǎng)一中心一基地”（量子通信網(wǎng)絡(luò)、研發(fā)創(chuàng)新中心、應(yīng)用示范基地），引進(jìn)國科量子等優(yōu)勢企業(yè)，在鄭州市建設(shè)“星地一體”量子通信樞紐。2022 年2 月，河南省人民政府印發(fā)《河南省“十四五”數(shù)字經(jīng)濟和信息化發(fā)展規(guī)劃》，進(jìn)一步明確提出，以新一代人工智能、量子信息、區(qū)塊鏈為重點，積極布局前沿產(chǎn)業(yè)。尤其值得關(guān)注的是，2021 年12月，河南國科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司、鄭州信大捷安信息技術(shù)有限公司、啟迪科技服務(wù)集團(tuán)等多方共同簽約“量子行業(yè)應(yīng)用ICT 解決方案”項目，史無前例，成為國內(nèi)“量子技術(shù)交易”第一單。

2.2 河南省量子信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

目前，量子信息產(chǎn)業(yè)化還處于探索階段，面臨一系列挑戰(zhàn)，主要包括以下3 個方面。

一是在量子計算領(lǐng)域，實現(xiàn)量子邏輯比特的門檻尚未跨越，測控系統(tǒng)和工作環(huán)境等方面要求仍然十分嚴(yán)苛，在軟件與算法上超越經(jīng)典計算優(yōu)勢的量子計算實用案例尚未明確。根據(jù)實現(xiàn)量子比特二能級體系和制備操控方案的差異性，量子計算機處理器存在超導(dǎo)、離子阱、硅基半導(dǎo)體和光量子等多種技術(shù)路線。就目前發(fā)展?fàn)顩r而言，多種硬件技術(shù)路線并存，呈現(xiàn)開放競爭局面，尚未出現(xiàn)技術(shù)路線融合收斂趨勢，工程研發(fā)仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

二是在量子通信領(lǐng)域，基于量子密鑰分發(fā)（Quantum Key Distribution，QKD）的量子保密通信技術(shù)科學(xué)研究保持活躍，但仍面臨系統(tǒng)性能與實用化水平有待提升，應(yīng)用場景和市場化發(fā)展程度有限，產(chǎn)業(yè)內(nèi)生增長動力不足等問題。基于QKD 的量子保密通信，既要解決收發(fā)雙方“密鑰可達(dá)性”問題，又要探索解決“加密融合性”問題。在無線通信網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)QKD 密鑰的融合加密應(yīng)用，是量子保密通信技術(shù)拓展應(yīng)用場景和提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ闹匾剿鞣较颉?/p>

三是在量子測量領(lǐng)域，應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化尚處于初期，同時在核心基礎(chǔ)原材料、器件和高性能測控系統(tǒng)等方面仍有短板。量子測量企業(yè)主要由高校與科研院所的科研團(tuán)隊創(chuàng)立，產(chǎn)品主要集中在原子鐘、量子雷達(dá)、電子順磁共振譜儀、量子重力儀等領(lǐng)域。隨著市場不斷拓展，量子測量企業(yè)作為技術(shù)創(chuàng)新主體，積極探索量子測量技術(shù)在不同領(lǐng)域與行業(yè)的應(yīng)用場景及解決方案。然而，由于量子測量技術(shù)路線繁多，原理差異性大，產(chǎn)業(yè)上下游和器件提供商種類多，產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)仍存在短板和提升空間。

3 河南省量子信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的思路與對策

面向未來，強化創(chuàng)新引領(lǐng)、系統(tǒng)布局、政府引導(dǎo)、開放協(xié)同，找準(zhǔn)河南省量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的切入點和突破口，加快前瞻性和系統(tǒng)性戰(zhàn)略布局，打造以量子技術(shù)應(yīng)用為導(dǎo)向，涵蓋多方要素的開放共享協(xié)同創(chuàng)新平臺，在量子計算、量子通信和量子測量等重點領(lǐng)域的科學(xué)問題、關(guān)鍵技術(shù)和示范應(yīng)用等方面取得突破性進(jìn)展，努力打造國內(nèi)領(lǐng)先的“量子+”應(yīng)用示范區(qū)。

3.1 以打造高端平臺實現(xiàn)重點突破

牢固樹立“項目為王”理念，聚焦重大項目建設(shè)，加快量子信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域重點實驗室、工程與技術(shù)應(yīng)用研究院、技術(shù)創(chuàng)新中心等高端研發(fā)機構(gòu)建設(shè)，在國內(nèi)外量子信息領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)制定方面展現(xiàn)更大擔(dān)當(dāng)，在相關(guān)材料、核心器件等方面實現(xiàn)更大作為。謀劃建成量子計算研究測試平臺，努力打造一批行業(yè)領(lǐng)先的量子衛(wèi)星平臺、量子精準(zhǔn)測量控制中心、量子通信器件檢測平臺等科研基礎(chǔ)設(shè)施。

3.2 以強化開放合作加速產(chǎn)業(yè)布局

開展“經(jīng)典+量子”超融合計算系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究，研發(fā)能夠與國家超級計算鄭州中心開展協(xié)同計算的量子計算機。引進(jìn)國科量子等行業(yè)頭部企業(yè)，聚焦產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)，推動量子通信產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)突破式發(fā)展。支持頭雁企業(yè)在鄭州市建設(shè)“星地一體”量子通信網(wǎng)絡(luò)樞紐與調(diào)度中心，與鄭州信大捷安信息技術(shù)股份有限公司、中航光電科技股份有限公司等本地優(yōu)勢企業(yè)攜手共進(jìn)，發(fā)揮研發(fā)設(shè)計協(xié)同效應(yīng)，打造全球范圍內(nèi)有一定知名度、全國范圍內(nèi)影響力較強的量子通信產(chǎn)品研發(fā)制造基地。

3.3 以開發(fā)應(yīng)用場景加快示范推廣

不斷豐富和拓展量子信息應(yīng)用場景，要結(jié)合河南省發(fā)展階段和比較優(yōu)勢，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智慧城市等重點領(lǐng)域打造全國知名的“量子+”應(yīng)用示范區(qū)。要順應(yīng)新時代治理能力現(xiàn)代化新要求，在電子政務(wù)量子保密通信、量子安全移動政務(wù)辦公應(yīng)用等方面走在全國前列。打通量子成像技術(shù)科技成果轉(zhuǎn)化“最后一公里”，嘗試測量產(chǎn)品在地震預(yù)警、排污監(jiān)控和目標(biāo)探測等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用[7]。

3.4 以“外引內(nèi)聚”夯實人才智力支撐

聚焦面向?qū)嵱没彤a(chǎn)業(yè)化的前期技術(shù)，引進(jìn)量子信息高端技術(shù)人才。鼓勵鄭州大學(xué)、河南大學(xué)、河南科技大學(xué)等有條件的高校開展量子信息相關(guān)學(xué)科建設(shè)，加強基礎(chǔ)理論研究，為河南省量子科技領(lǐng)域系統(tǒng)布局做好拔尖人才儲備。支持省內(nèi)科研機構(gòu)及相關(guān)企業(yè)加強與國內(nèi)外量子技術(shù)機構(gòu)合作，建立產(chǎn)學(xué)研用合作平臺，探索柔性人才機制，聯(lián)合突破關(guān)鍵技術(shù)。充分利用河南職業(yè)教育優(yōu)勢，支持高職院校開展與量子信息產(chǎn)業(yè)相關(guān)的特色課程建設(shè)，積極搭建實訓(xùn)平臺，培養(yǎng)一批具有量子計算編程相關(guān)專業(yè)知識的現(xiàn)代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)高技能人才。