張翼燕

（中國科學技術信息研究所，北京 100038）

新一輪“量子革命”即將到來，并極有可能誕生顛覆性的新技術，對社會和經(jīng)濟產(chǎn)生重大影響。為此，多國政府和產(chǎn)業(yè)界投入大量資金，支持量子技術研發(fā)，力圖開創(chuàng)一個量子新時代。

以美國為代表的多個國家相繼制定了國家量子技術倡議或戰(zhàn)略，如美國《國家量子倡議法案》[1]、法國《國家量子技術戰(zhàn)略》[2]、德國《量子系統(tǒng)議程2030》[3]、日本《量子技術創(chuàng)新戰(zhàn)略》[4]、韓國《量子技術研發(fā)投資戰(zhàn)略》[5]、澳大利亞《量子技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展》[6]等。

各國紛紛布局搶占制高點的做法，使得全球?qū)α孔蛹夹g領域的人才競爭日益激烈。各國在國家量子技術戰(zhàn)略中高度重視人才工作。美國和日本更是在2022 年2 月推出了專門的量子人才規(guī)劃——美國白宮科技政策辦公室（OSTP）《量子信息科學和技術勞動力發(fā)展國家戰(zhàn)略計劃》[7]、日本文部科學省下屬量子科學技術委員會《量子人才培養(yǎng)與保障的推進政策》[8]，規(guī)劃中都提出了培養(yǎng)、吸引和留住人才的政策措施。

1 全球量子人才需求分析

量子領域的學術門檻高，相關產(chǎn)業(yè)尚未形成，各國的人才培養(yǎng)體系并不健全。與此同時，各國對量子技術的投資快速增長，相關人才需求激增。

1.1 理想的量子人才結構呈金字塔型

實現(xiàn)量子革命，需要圍繞量子領域的創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈進行人才布局，本文的量子人才指的是從研究、開發(fā)到使用的全鏈條人才。即：具備深厚的量子技術專長的人才，他們將推進基礎研究；具備廣泛的量子工程技能的人才，他們將開發(fā)基礎技術和支持技術；具有一定量子意識的人才，他們將強化量子技術應用。

量子人才應是多學科背景的多樣化人才。從學科交叉來看，從事基礎研究和應用研究的量子人才，最相關的學科為物理學、計算機和信息科學以及電氣工程等。應用型量子人才的相關學科范圍更廣，包括金融、能源、醫(yī)療、交通等多個領域。

從學歷背景來看，對量子人才的需求不僅限于博士，隨著基礎研究逐漸轉(zhuǎn)化為基于技術的應用研究，擁有學士或碩士學位的人可能會發(fā)揮越來越重要的作用。

綜合以上分析，理想的量子人才金字塔如圖1 所示。

圖1 量子人才金字塔示意圖

1.2 各國各級量子人才缺口較大

在人才供給不足和需求巨大的雙重壓力下，各國均面臨著較嚴峻的量子人才短缺問題。各國政府發(fā)布的政策文件或機構、智庫等發(fā)布的研究報告，對量子人才缺口進行了研究與預測。主要的方法和內(nèi)容包括：

一是情勢分析法，以定性方法對量子人才的短缺進行說明。以美國為例，《國家量子倡議法案》支持建立多個研究中心和研究所，這些機構需要大量的研究員、教師、研究生和本科生以及相應的技術支持人才。雖然目前沒有權威的數(shù)據(jù)來源能夠預測未來量子領域的人才需求，但是通過調(diào)研各界代表（來自美國量子經(jīng)濟發(fā)展聯(lián)盟、產(chǎn)業(yè)界、學術界、國家實驗室和聯(lián)邦政府）可以發(fā)現(xiàn)，各級人才都存在缺口[9]。

二是數(shù)據(jù)引用法，通過估算現(xiàn)有人才數(shù)量，發(fā)現(xiàn)與未來需求之間的差距。如韓國估算量子技術核心科研人員僅有150 名左右。日本估算從事量子技術的大學教授等一線研究人員在百人左右，而未來十年內(nèi)需要達到千人才能與其他國家競爭[10]。

三是數(shù)據(jù)預測法。為了滿足量子科技生態(tài)系統(tǒng)未來發(fā)展的需求，各國對未來量子產(chǎn)業(yè)的新增崗位數(shù)量和相關人才需求等進行了預估，提出了計劃培養(yǎng)人才的數(shù)量。如法國提出到2030 年量子領域產(chǎn)業(yè)鏈應創(chuàng)造1.6 萬個直接就業(yè)崗位，并計劃培養(yǎng)5 000 名量子技術領域的新型人才，包括研究人員、技術人員和工程人員，其中通過科研實踐培養(yǎng)的青年研究人員將達到1 700 人；澳大利亞指出到2040 年要創(chuàng)造1.6 萬個就業(yè)崗位；韓國計劃到2030 年培養(yǎng)出1 000 名量子專業(yè)人才；日本提出到2030 年量子技術使用人數(shù)超過1 000 萬[11]。

2 各國培養(yǎng)與吸納量子人才的政策與舉措

要在量子技術領域擁有長期競爭優(yōu)勢，人才生態(tài)建設至關重要。主要國家通過學歷教育、繼續(xù)教育和引進國際人才的方式，增加量子人才的基數(shù)（如表1 所示），通過產(chǎn)學研合作、機構-項目-人才一體化模式等，提升人才的素質(zhì)和能力，最終實現(xiàn)量子人才可持續(xù)發(fā)展。

表1 量子人才建設渠道及優(yōu)劣勢分析

2.1 加強早期教育和科普，喚醒全社會的量子意識

早期教育的目標是提高學生對量子技術的認識，喚起他們對量子領域的夢想與憧憬。德國和美國、日本均將早期教育的時間前延到小學，如美國設立了“Q-12 教育合作伙伴計劃”，面向K-12 學生傳播多樣化的量子教育；德國提出，小學和中學要開發(fā)合適的學習材料和學習課程；日本要構建從幼年時期就廣泛接觸量子技術的環(huán)境；韓國提出從初中開始就要進行量子技術相關基礎教育；澳大利亞提出在高中物理學科中要進一步增設有關量子物理和現(xiàn)代量子技術的課程等。

科普的目標是吸引更廣泛的人群加強對量子的理解。主要做法包括：加強與公眾的對話，在科技館等現(xiàn)實場所提供體驗等。在65 個國家量子科學家的倡議下，自2021年起每年的4月14日被定為“世界量子日”，旨在讓公眾參與到對量子技術的討論中，讓公眾理解量子信息科技的核心原理，突出其對社會的積極影響。2022 年，有40 多個國家慶祝了“世界量子日”，舉辦了百余場活動。美國在“世界量子日”的活動中，通過“Q-12 教育合作伙伴計劃”，在全美各地的學校提供學習機會；日本提出科普要注重知識的準確性和易懂性、形式的活潑性、活動的連續(xù)性，如在博物館、科技館等場所舉辦宣傳活動，通過量子技術的實物與模型的展覽，利用動畫等形式，增加更廣泛人群的興趣。

日本國立信息通信技術研究所（NICT）發(fā)起的量子營（NICT Quantum Camp，NQC）人才培養(yǎng)項目[12]中，根據(jù)國民對量子技術的理解與關注程度，實施了公開講座項目、體驗型人才培養(yǎng)項目、探索型與導向型人才培養(yǎng)項目。其中，公開講座項目主要針對初學者詳細闡述量子領域的相關知識。2021 年共實施了3 次網(wǎng)上公開講座（見表2），共有281 人參加。參加人員以二十多歲的大學生為主，同時也有四五十歲的企業(yè)人士參加，甚至還有高中生的身影。

表2 2021 年日本國立信息通信技術研究所量子營公開講座項目列表

2.2 構建良好的量子教育生態(tài)，打造人才蓄水池

從長遠來看，構建良好的量子教育生態(tài)，實現(xiàn)教育界與產(chǎn)業(yè)界相互融通，是各國從根本上實現(xiàn)量子人才可持續(xù)發(fā)展的重中之重。

主要國家為適應量子技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的需求，積極開發(fā)多層次的高等教育產(chǎn)品，設置專業(yè)教育和培訓課程，為量子人才金字塔中不同層次的人才類別提供基礎儲備。以澳大利亞的大學為例，第一層是研究生專業(yè)，如昆士蘭大學的量子技術碩士、澳大利亞國立大學的量子技術科學碩士；第二層是本科專業(yè)，悉尼科技大學允許計算機科學專業(yè)的本科生攻讀量子信息科學專業(yè)；第三層是短期課程，墨爾本大學設立了量子信息處理課程，允許學生做短期選修。韓國面向國內(nèi)碩士、博士后科研人員，提供國內(nèi)外優(yōu)秀大學、企業(yè)、研究機構的研究課題和專業(yè)培訓課程；面向博士開設集理論學習、實習、項目研究等于一體的專業(yè)課程；向發(fā)達國家派遣青年研究人員（碩士、博士、博士后），使其參與海外研發(fā)項目等。

各國政府高度重視高等教育的實踐導向，在高等教育階段強調(diào)與產(chǎn)業(yè)界的合作，從產(chǎn)業(yè)前沿的戰(zhàn)略高度明確培養(yǎng)方向、所需技能和課程設置。德國對高校和企業(yè)同時提出要求，高校應增設量子工程學教職，與企業(yè)合作，更好地開展培訓，同時產(chǎn)業(yè)界主體應就自身需求與高校充分交換意見。日本提出，提供多層次教育，滿足民間企業(yè)需求，如在企業(yè)中增加研究室數(shù)量，與學術界聯(lián)合培養(yǎng)博士人才。

一些國家成立了新的量子教育機構或教育機構聯(lián)合體。這些機構和聯(lián)合體通常由政府主導，大學或研究機構為主體，產(chǎn)業(yè)界在出資、培養(yǎng)人才和接收人才的全鏈條環(huán)節(jié)高度參與。以悉尼量子學院（SQA）為例，其在新南威爾士州政府的支持下，由悉尼大學、悉尼科技大學、麥考瑞大學和新南威爾士大學聯(lián)合成立。其中，州政府撥款1 540萬澳元，再加上四所大學既有資金以及來自民間的資助，總投資將達到3 500 萬澳元。悉尼量子學院的重要目標之一是支持量子技術企業(yè)發(fā)展，向產(chǎn)業(yè)界輸送人才。如新南威爾士大學成立了硅量子計算公司，悉尼大學成立了微軟量子實驗室，這些企業(yè)和實驗室需要在量子科學領域有著極強專業(yè)技能的物理學家和訓練有素的工程師，悉尼量子學院則擔負著培養(yǎng)和向企業(yè)輸送這些人才的重任。

國際上如IBM、谷歌等企業(yè)以多種方式參與量子人才培養(yǎng)。主要包括：推出在線量子教育課程，參與高等教育課程設置，為學生提供實習機會，加強與學生的交流，實現(xiàn)學生職業(yè)路徑的多元化等。如摩根大通推出暑期量子計算助理計劃[13]，根據(jù)2022 年計劃的通知，其目標是為公司尋找能夠?qū)⒖茖W研究轉(zhuǎn)化為商業(yè)價值的創(chuàng)新性人才。要求申請者是數(shù)學、科學、工程、計算機科學或相關領域的碩士或博士在讀生；擁有一年以上量子計算算法和應用經(jīng)驗，擁有出色的Python 編程技能，出色的分析能力、問題解決能力、研究展示能力等。

2.3 建設研發(fā)基地或研發(fā)中心，加強公私合作人才培養(yǎng)

一些國家構建產(chǎn)學研一體化的研發(fā)機制，通過“基地/中心-項目-人才”一體化模式，推進量子技術從基礎研究到技術實證，實現(xiàn)對量子技術研究與人才培養(yǎng)的體系化支持?；鼗蛑行耐ǔ＞劢沽孔蛹夹g的某個核心領域，匯聚了多領域的研究人員、工程師、企業(yè)家，甚至包括終端用戶。

韓國以具有專業(yè)人才和設施的政府撥款研究機構為對象，設立量子計算、量子通信和量子傳感三大領域的量子中心，并讓大學和產(chǎn)業(yè)界作為合作機構參與進來，共同構建量子技術研究與教育培訓的有機支持體系。

日本建立了8 個量子核心研發(fā)基地[14]，包括：超導量子計算機、量子元件、量子材料、量子安全、量子生命、量子計算機利用技術、量子軟件、量子慣性傳感器與光晶格鐘等?；貙⒊浞掷媒徊嫒温氈贫?，從大學、研究機構和企業(yè)集聚人才，同時還擔負著吸引海外人才、培養(yǎng)青年人才的任務。沖繩科技研究院大學的“國際教育研究基地”，將匯聚國內(nèi)外優(yōu)秀量子研究人員，推進尖端國際研究，并開展量子技術相關國際化教育，建成世界領先的國際化量子研發(fā)與教育基地。

2.4 加強人才引進與人才國際化，推動思想和知識自由流動

在量子技術的各個子領域，沒有哪個國家處于絕對的領導地位。思想和人才的自由流動有利于全球量子科研生態(tài)建設，國際合作是各國量子戰(zhàn)略的支柱之一。但同時，由于量子技術的敏感性，國際人才可能會對國家安全造成傷害。為此，各國根據(jù)國家的戰(zhàn)略需要和技術能力，確定了不同的開放政策。比較有代表性的是澳大利亞的保守型政策、日法等國的開放型政策、美國的平衡型政策。

在構建開放創(chuàng)新的科研生態(tài)和維護國家安全之間實現(xiàn)平衡，是美國國際人才政策的重點。美國作為全球科技人才的首選目的地，在量子領域也擁有絕對的人才虹吸能力。《量子信息科學和技術勞動力發(fā)展國家戰(zhàn)略計劃》雖然強調(diào)了國內(nèi)人才的絕對重要性，但同時也指出，美國必須充分認識到國際人才在量子科技生態(tài)系統(tǒng)中的地位與作用。2021 年10 月美國國家科學技術委員會下屬量子科學經(jīng)濟與安全影響小組發(fā)布報告《國際人才在量子信息科學中的作用》，指出美國應繼續(xù)制定和推行人才政策，歡迎來自世界各地的優(yōu)秀人才，同時實施與之相平衡的保護措施，緩解潛在的安全問題。當前，美國已經(jīng)與日本等多個國家和地區(qū)開展了量子合作，如2022 年4 月，美國先后與芬蘭、瑞典兩個國家簽署了量子合作聯(lián)合聲明，開展技術、應用和人才方面的合作。

澳大利亞對在量子技術領域與國外開展合作的管控相對嚴格，提出要在可信賴的伙伴間開展，優(yōu)先考慮與五眼聯(lián)盟國家、北約成員國等進行合作。措施包括：優(yōu)化簽證和移民政策，吸引并留住量子物理、計算機科學和工程領域的全球頂尖人才。

日本提出，通過國家間的合作框架及國際研討會等形式，促進人才的國際交流，特別提出要利用青年骨干人才建立國際網(wǎng)絡，積極促進青年研究人員的交流。此外，日本還將在人才培養(yǎng)以及設備共同使用方面制定靈活的預算機制，保障人才的短期實習與研修。

法德等歐盟成員國則注重借助歐盟力量。法國的量子技術發(fā)展戰(zhàn)略與歐盟相關戰(zhàn)略高度配合，即為把推動法國成為歐洲重要的量子技術中心作為發(fā)展目標。例如，法國計劃與歐洲主要國家共建布呂耶爾-勒-沙岱勒市的混合計算機，正在與德國、意大利、西班牙、愛爾蘭、奧地利等國家展開協(xié)商。

3 啟示與思考

（1）我國量子人才數(shù)量占優(yōu)，但頂尖人才少于美國。

根據(jù)蘭德公司《中美量子技術產(chǎn)業(yè)評估》[15]報告，從2011—2020 年的論文數(shù)量（見表3）和高被引論文數(shù)量（見表4）來看，中國是量子人才大國，與美國形成競爭態(tài)勢，但頂尖人才少于美國，特別是量子計算和量子傳感領域的人才，與美國相比有一定差距。

表3 2011—2020 年主要國家量子技術領域論文數(shù)量（單位：篇）

表4 2011—2020 年中美量子技術領域高被引論文數(shù)量（單位：篇）

建議我國加強量子人才梯隊建設，儲備青年人才，培養(yǎng)頂尖人才。建設高水平的研究平臺和良好的研究環(huán)境，減少頂尖人才的流失，同時吸引國際人才。

（2）我國量子教育生態(tài)快速發(fā)展，但產(chǎn)業(yè)牽引嚴重不足。

早在20 世紀90 年代，中國科學技術大學就相繼面向研究生和本科生開設了量子相關選修課程。近年來，我國的量子教育生態(tài)進一步向好發(fā)展。如在2021 年，中國科學技術大學和清華大學獲批新增量子信息科學本科專業(yè)，中國科學技術大學獲批國內(nèi)首個量子科學與技術博士專業(yè)授權點。2022 年，清華量子軟件研究中心成立。通過教育專業(yè)引領，我國將能夠最大程度地培養(yǎng)并補充各層次人才[16]。

但是，與國外相比，我國教育生態(tài)最大的問題是產(chǎn)業(yè)融入不夠。雖然本源量子、量旋科技等企業(yè)推出了在線教育平臺、專業(yè)教材、學習機等教育資源，但對標IBM、谷歌等企業(yè)，對教育的牽引明顯不足。

建議我國加強教產(chǎn)融合政策的頂層設計，引導和支持企業(yè)融入教育生態(tài)，特別注重發(fā)揮技術龍頭企業(yè)的作用。

（3）中美互為論文合作第一大伙伴，但未來可能受限。

中美在量子技術競賽中處于領先地位。如表5 所示，從論文合作的角度來看，中國的國際合作率低于美國，但中美互為合作最大伙伴國。美國雖然視中國為量子信息領域的戰(zhàn)略性競爭對手，但由于這些技術仍處于研究初期，所以仍然和中國保持合作。同時，美國也提出要制定、協(xié)調(diào)全面的技術保護計劃，在“志同道合”的國家間推進開放透明的研發(fā)理念。隨著技術的進一步成熟，中美以及中國與其他西方國家的合作可能受到較大擎肘。

表5 2011—2020 年中美與其他國家量子技術領域合著出版物的百分比（單位：%）

建議我國以量子技術基礎研究合作為重點，以民間合作為抓手，堅持推進開放與合作。

（4）我國量子啟蒙和科普工作需要盡快啟動。

我國部分地區(qū)已開展了量子啟蒙和科普的探索性工作。例如，2020 年12 月，江蘇省錫山高級中學“量子計算理論與實驗”開課，標志著量子計算開始進入中小學課堂。安徽省依托在量子領域的研究優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和人才優(yōu)勢，開展了一些量子科普活動。又如2021 年12 月，安徽省科協(xié)舉辦了“量子科技”專題活動，吸引眾多市民積極參與。在2022 年6 月的科技活動周上，科協(xié)舉辦了“聚焦前沿量子科技·提升全民科學素養(yǎng)”專題活動，近百名師生“零距離”感受量子科技的魅力。中國科學技術大學的潘建偉和陸朝陽教授是“世界量子日”倡議的發(fā)起人。

但是，對比美、日、德等國家的做法，我國在量子領域的全社會科普教育以及早期教育仍缺乏政策指引，活動零散不成體系。

建議有關部門在《中國STEM 教育2029 創(chuàng)新行動計劃》的基礎上，開展量子領域早期教育的頂層設計，明確教育內(nèi)容和教育目標，同時出臺相關政策，鼓勵科學家積極投身科普事業(yè)?！?/p>