2024年9月9日，美國(guó)信息技術(shù)與創(chuàng)新基金會(huì)（ITIF）發(fā)布《中國(guó)的量子科技創(chuàng)新水平如何？》 報(bào)告 。報(bào)告認(rèn)為：中國(guó)在量子通信領(lǐng)域的領(lǐng)先地位毋庸置疑，但其整體量子技術(shù)實(shí)力有限；如果沒有計(jì)算方面的突破，美國(guó)仍將占據(jù)上風(fēng)。

量子信息科學(xué)（QIS）利用量子力學(xué)原理以全新的方式處理和傳輸信息，而中國(guó)正在積極開拓此領(lǐng)域，其所取得的一些成就在規(guī)模和范圍上都超過(guò)了美國(guó)，使得美國(guó)在量子領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位岌岌可危。量子技術(shù)不僅對(duì)國(guó)家安全十分重要，還有可能對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)產(chǎn)生變革性影響。在這一技術(shù)前沿保持領(lǐng)先地位對(duì)美國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)福祉都至關(guān)重要。

總體而言，中國(guó)在量子通信領(lǐng)域占據(jù)上風(fēng)，但在量子計(jì)算領(lǐng)域落后于美國(guó)，而在量子傳感領(lǐng)域則與美國(guó)旗鼓相當(dāng)。中國(guó)國(guó)家資助的實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)等精英大學(xué)以及一批私營(yíng)企業(yè)正在推進(jìn)與國(guó)家優(yōu)先事項(xiàng)密切相關(guān)的技術(shù)。在量子通信領(lǐng)域，中國(guó)已穩(wěn)居全球領(lǐng)先地位，特別是通過(guò)開發(fā)世界上最長(zhǎng)的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)——2000余公里的北京—上海主干網(wǎng)。這一網(wǎng)絡(luò)與將量子通信延伸到更遠(yuǎn)距離的開創(chuàng)性衛(wèi)星“墨子號(hào)”相結(jié)合，使中國(guó)在安全的長(zhǎng)距離量子通信方面處于前沿地位。然而，在量子計(jì)算方面，中國(guó)卻明顯落后，尤其是在硬件和量子系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用方面。中國(guó)在更適合市場(chǎng)的量子傳感領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，但在不太成熟的量子計(jì)算領(lǐng)域卻處于下風(fēng)，這種對(duì)比體現(xiàn)了中國(guó)在迅速完善和應(yīng)用現(xiàn)有研究方面的優(yōu)勢(shì)，但也暴露出其在基礎(chǔ)創(chuàng)新方面的局限性。

中國(guó)充分認(rèn)識(shí)并發(fā)揮著自己的優(yōu)勢(shì)。量子創(chuàng)新戰(zhàn)略的核心是堅(jiān)持不懈地將前沿研究轉(zhuǎn)化為實(shí)際商業(yè)應(yīng)用。政府建立了專門的中心，如合肥的量子大道，將學(xué)術(shù)研究無(wú)縫轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)適用的技術(shù)。但中國(guó)在研究出版物方面的國(guó)際合作有限。雖然這一戰(zhàn)略快速取得了成果，尤其是在量子通信領(lǐng)域，但也帶來(lái)了長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)榱孔蛹夹g(shù)開發(fā)非常復(fù)雜，而且成本巨大，供應(yīng)鏈遍布全球，這些問題都需要國(guó)際合作來(lái)解決，但中國(guó)的內(nèi)向型方法可能難以做到。

美國(guó)應(yīng)當(dāng)機(jī)立斷采取行動(dòng)，確保其在量子技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。比如：大幅增加研發(fā)資金，特別是重新授權(quán)國(guó)家量子計(jì)劃（NQI）；國(guó)會(huì)應(yīng)支持由行業(yè)主導(dǎo)的創(chuàng)新，以應(yīng)對(duì)公共部門的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，加速量子技術(shù)的商業(yè)化；美國(guó)應(yīng)避免過(guò)早實(shí)施嚴(yán)格的量子標(biāo)準(zhǔn)，允許行業(yè)自然創(chuàng)新和發(fā)展；為了保持進(jìn)步以及對(duì)進(jìn)步至關(guān)重要的思想和人才流動(dòng)，美國(guó)有必要實(shí)施謹(jǐn)慎、有針對(duì)性的出口管制。通過(guò)平衡戰(zhàn)略投資、創(chuàng)新和安全，美國(guó)可以確保自己始終處于全球量子技術(shù)的前沿。

本報(bào)告涵蓋的量子技術(shù)包括：量子通信，指制定安全通信協(xié)議，利用量子力學(xué)原理以確保傳輸信息的機(jī)密性和完整性；量子計(jì)算，指研發(fā)使用量子力學(xué)進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算機(jī)，其計(jì)算速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)；量子傳感，指利用量子力學(xué)增強(qiáng)傳感器和測(cè)量科學(xué)。

中國(guó)量子產(chǎn)業(yè)概況

盡管有大量關(guān)于中國(guó)量子公司的報(bào)道，但只有約14家私營(yíng)企業(yè)可被認(rèn)定為對(duì)量子技術(shù)作出了重大貢獻(xiàn)，其中包括9家初創(chuàng)企業(yè)和5家大型科技公司，本源量子和國(guó)盾量子等知名初創(chuàng)企業(yè)以及阿里巴巴、百度和騰訊等巨頭在中國(guó)處于領(lǐng)先地位。這五家公司占據(jù)了中國(guó)大部分量子市場(chǎng)。

中國(guó)私營(yíng)企業(yè)對(duì)量子技術(shù)的投資與美國(guó)相比相形見絀。中國(guó)初創(chuàng)企業(yè)的資金嚴(yán)重短缺，蘭德公司2022年的報(bào)告指出，中國(guó)初創(chuàng)企業(yè)的資金只有4400萬(wàn)美元，這與美國(guó)的12.8億美元形成鮮明對(duì)比。麥肯錫2023年的一份報(bào)告也揭露了類似的私營(yíng)投資差距，指出美國(guó)私營(yíng)的量子初創(chuàng)企業(yè)的投資總額大約是中國(guó)的10倍。美國(guó)的私營(yíng)企業(yè)投資金額不僅超過(guò)了中國(guó)，還是歐盟的5倍多，可以說(shuō)美國(guó)在量子技術(shù)投資方面領(lǐng)跑全球。這種主導(dǎo)地位不僅源于可用資金的規(guī)模，還源于美國(guó)的投資者文化，他們?cè)敢獬袚?dān)自己深思熟慮過(guò)的風(fēng)險(xiǎn)，來(lái)推動(dòng)創(chuàng)新向前發(fā)展。中國(guó)嚴(yán)重的資金缺口使其初創(chuàng)企業(yè)難以投入巨資開展實(shí)質(zhì)性研究，這與資金雄厚的美國(guó)形成了鮮明對(duì)比，但中國(guó)正在將這一弱點(diǎn)轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢(shì)，將其初創(chuàng)企業(yè)的重點(diǎn)放在現(xiàn)有量子技術(shù)的商業(yè)化上，并彌補(bǔ)公共資金的缺口。

近期，中國(guó)許多大型科技公司退出量子研究領(lǐng)域，阿里巴巴和百度都已關(guān)閉了相關(guān)量子研究部門，并將資產(chǎn)轉(zhuǎn)移至與國(guó)家有關(guān)的機(jī)構(gòu)。例如，百度將其量子研究設(shè)施移交給了北京量子信息科學(xué)研究院，而阿里巴巴將其量子實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)交給了浙江大學(xué)。一些分析家將此歸因于經(jīng)濟(jì)壓力，如量子研究的高成本和成果的不確定性，同時(shí)也確保量子研發(fā)更好地與國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)齊頭并進(jìn)。

中國(guó)在哪些量子技術(shù)領(lǐng)域有創(chuàng)新？

中國(guó)在量子通信領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先，而美國(guó)則在量子計(jì)算領(lǐng)域擁有顯著的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。這種差異凸顯了兩國(guó)在量子技術(shù)領(lǐng)域采取的不同國(guó)家戰(zhàn)略：美國(guó)投資于量子計(jì)算的長(zhǎng)期潛力——這是一項(xiàng)不太成熟但極具前景的技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)；而中國(guó)則專注于量子通信的即時(shí)和安全應(yīng)用——這是一套更成熟的技術(shù)，但是市場(chǎng)范圍較窄。

中國(guó)在“十三五”規(guī)劃中將量子通信與安全列為優(yōu)先事項(xiàng)。自那時(shí)起，中國(guó)迅速采取行動(dòng)，在全球安全通信競(jìng)賽中鞏固了其領(lǐng)先地位，特別是在量子密鑰分發(fā)領(lǐng)域。量子密鑰分發(fā)可能是安全通信最尖端的子領(lǐng)域，它利用量子力學(xué)原理創(chuàng)建了一種幾乎無(wú)法破解的數(shù)據(jù)加密方法。有一些地面系統(tǒng)利用光纜在城市間或鄰近地區(qū)間安全傳輸數(shù)據(jù)，還有一些衛(wèi)星系統(tǒng)可以在更遠(yuǎn)的距離甚至全球范圍內(nèi)連接安全通信。為了進(jìn)一步擴(kuò)展安全通信，中國(guó)已將衛(wèi)星鏈路整合到這一網(wǎng)絡(luò)中。這些衛(wèi)星鏈路可在光纖無(wú)法直接連接的遙遠(yuǎn)地點(diǎn)（如不同大陸之間）之間安全傳輸數(shù)據(jù)，從而保證量子通信的安全性，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出僅靠地面系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的范圍。

隨著2016年“墨子號(hào)”衛(wèi)星的發(fā)射，中國(guó)的量子密鑰分發(fā)雄心在京滬主干網(wǎng)的成就上又向前邁進(jìn)了一大步。“墨子號(hào)”衛(wèi)星由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉及其團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)，并與中國(guó)科學(xué)院合作研發(fā)，是世界上第一顆量子科學(xué)衛(wèi)星。它可實(shí)現(xiàn)數(shù)千英里安全量子通信，開創(chuàng)了此領(lǐng)域的先河，成功地在亞洲和歐洲之間傳輸量子密鑰，這一壯舉是與奧地利研究團(tuán)隊(duì)合作完成的。通過(guò)實(shí)現(xiàn)跨大洲的量子密鑰交換，“墨子號(hào)”衛(wèi)星體現(xiàn)出了建立全球量子互聯(lián)網(wǎng)的潛力——一個(gè)利用量子技術(shù)傳輸信息的網(wǎng)絡(luò)，其安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)，它可保護(hù)數(shù)據(jù)不被攔截或篡改?！澳犹?hào)”衛(wèi)星的成就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)京滬主干網(wǎng)，它證明了量子通信可以跨越全球，超越本地網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)造一個(gè)安全、互聯(lián)的世界，這標(biāo)志著中國(guó)在全球安全通信未來(lái)的領(lǐng)導(dǎo)地位。

其他國(guó)家也認(rèn)識(shí)到在量子密鑰分發(fā)領(lǐng)域保持競(jìng)爭(zhēng)力的重要性，并為保持領(lǐng)先地位進(jìn)行了投資，但美國(guó)在這方面卻落后于別國(guó)。歐盟啟動(dòng)了量子通信基礎(chǔ)設(shè)施（EQCI）計(jì)劃，這是一項(xiàng)旨在研發(fā)全歐洲安全量子通信網(wǎng)絡(luò)的重大舉措，韓國(guó)也在開發(fā)自己的全國(guó)量子密鑰分發(fā)主干網(wǎng)，但美國(guó)卻沒有此類投資項(xiàng)目。美國(guó)量子經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)盟在2024年的一份報(bào)告中寫道：“目前，美國(guó)政府沒有投資于此類試驗(yàn)平臺(tái)或試點(diǎn)領(lǐng)域，這導(dǎo)致美國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展中將成為追隨者而非領(lǐng)導(dǎo)者。”

然而，中國(guó)的落后之處在于量子計(jì)算，其在硬件開發(fā)和算法先進(jìn)性等多個(gè)領(lǐng)域也都處于落后位置。首先，在硬件開發(fā)方面，美國(guó)已遙遙領(lǐng)先于中國(guó)。要開發(fā)一臺(tái)功能強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)，必須創(chuàng)建一個(gè)物理系統(tǒng)，對(duì)量子比特進(jìn)行編碼，然后控制和操縱量子比特進(jìn)行計(jì)算。目前有兩種領(lǐng)先的技術(shù)可以做到這一點(diǎn)，而美國(guó)公司在這兩種技術(shù)的開發(fā)上都處于領(lǐng)先地位。第一種方法是使用鈹離子等被困在真空中的原子離子來(lái)表示量子比特。制造量子計(jì)算機(jī)的第二種方法（也是最主要的方法）是利用超導(dǎo)材料的獨(dú)特性能。其次，在算法開發(fā)或在量子計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上運(yùn)行的構(gòu)件方面，美國(guó)同樣領(lǐng)先于中國(guó)。兩個(gè)最著名的量子算法，即用于求大數(shù)因式分解的肖爾算法和用于更快破譯加密信息的格羅弗算法，都是由美國(guó)研究人員開發(fā)的。美國(guó)公司和盟國(guó)公司，如英國(guó)的Quantinuum公司和澳大利亞的Q-CTRL公司，正在引領(lǐng)將量子算法應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界的潮流。

各國(guó)對(duì)量子傳感領(lǐng)域領(lǐng)先地位的爭(zhēng)奪十分激烈。一些被大量引用的研究表明，中國(guó)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)微乎其微，而最近的其他研究則表明，美國(guó)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)超中國(guó)。本報(bào)告中有關(guān)研究成果的創(chuàng)新指標(biāo)顯示，中美兩國(guó)對(duì)該技術(shù)的研究水平幾乎不相上下。各國(guó)在這一領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)地位至關(guān)重要，因?yàn)榱孔觽鞲屑夹g(shù)是最先進(jìn)的技術(shù)之一，且有幾項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了高度成熟的水平。這些技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，提供了傳統(tǒng)傳感器無(wú)法比擬的靈敏度和新功能。在醫(yī)療保健領(lǐng)域，這些技術(shù)能更精確地監(jiān)測(cè)心臟，在腦機(jī)接口方面也更先進(jìn)。而在材料科學(xué)領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)能以前所未有的精細(xì)程度改進(jìn)缺陷探測(cè)。

總體而言，中國(guó)的戰(zhàn)略重點(diǎn)放在了短期內(nèi)更接近市場(chǎng)成熟的量子技術(shù)上，并在這些技術(shù)上領(lǐng)先。但一些專家指出，中國(guó)優(yōu)先考慮這些眼前利益，可能會(huì)忽視量子計(jì)算的未來(lái)潛力——盡管量子計(jì)算技術(shù)目前還面臨發(fā)展挑戰(zhàn)，但它有望在從制藥到金融等各個(gè)領(lǐng)域引發(fā)革命性變革。事實(shí)上，全球量子技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)已在三個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模上顯示出明顯的層級(jí)結(jié)構(gòu)。據(jù)麥肯錫估計(jì)，到2040年，量子計(jì)算將占據(jù)整個(gè)量子技術(shù)市場(chǎng)約87%的份額，而量子通信和量子傳感分別約占7%和6%。

盡管如此，今天的小賭怡情可能比明天的豪賭更有價(jià)值，因?yàn)榱孔油ㄐ诺膬?yōu)勢(shì)顯而易見，而量子計(jì)算的規(guī)模和回報(bào)仍不確定。

中國(guó)如何進(jìn)行量子技術(shù)創(chuàng)新？

為什么盡管中國(guó)的量子產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，但其量子生態(tài)系統(tǒng)卻始終處于領(lǐng)先地位？

首先，中國(guó)在量子領(lǐng)域優(yōu)先考慮將創(chuàng)新轉(zhuǎn)化為有形產(chǎn)品。他們注意到，與通常注重知識(shí)創(chuàng)造的美國(guó)不同，中國(guó)確保創(chuàng)新能夠從實(shí)驗(yàn)室無(wú)縫過(guò)渡到市場(chǎng)。合肥國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)是學(xué)術(shù)研究與商業(yè)應(yīng)用之間的橋梁。在合肥國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)，政府將科學(xué)突破與產(chǎn)業(yè)需求相結(jié)合，促進(jìn)大學(xué)、研究實(shí)驗(yàn)室和私營(yíng)企業(yè)之間的合作。事實(shí)證明，這種方法在量子技術(shù)領(lǐng)域尤為有效，合肥已成為量子企業(yè)的核心樞紐。合肥國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)的量子大道就是一個(gè)范例，它已成為中國(guó)量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的燈塔。這個(gè)位于云飛路的特區(qū)據(jù)說(shuō)聚集了約20家量子技術(shù)公司，該區(qū)域也因此成為量子企業(yè)的重要孵化器。這些公司位置的集中加快了量子研究從理論到應(yīng)用的過(guò)渡。這條街道的突破性創(chuàng)新包括超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)、毫米波芯片和著名的“墨子號(hào)”衛(wèi)星。中國(guó)在合肥成功發(fā)展工業(yè)量子生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵在于其與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)這所實(shí)力雄厚的科研機(jī)構(gòu)的聯(lián)系，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)是中國(guó)量子領(lǐng)域最強(qiáng)的大學(xué)之一，被視為中心錨點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，被稱為中國(guó)“量子之父”、國(guó)盾量子聯(lián)合創(chuàng)始人潘建偉曾說(shuō)：“在龍頭企業(yè)的積極參與和政府的引導(dǎo)下，一個(gè)涵蓋設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、安全和標(biāo)準(zhǔn)的量子通信產(chǎn)業(yè)鏈在中國(guó)基本形成。”

其次，中國(guó)在量子技術(shù)方面發(fā)展快速。美國(guó)目前將量子創(chuàng)新作為“范內(nèi)瓦 · 布什科學(xué)項(xiàng)目”，而不是作為國(guó)家安全或競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)先事項(xiàng)。這指的是線性創(chuàng)新模式，通常歸功于美國(guó)科學(xué)政策制定的關(guān)鍵人物范內(nèi)瓦 · 布什（Vannevar Bush）。在這種模式中，基礎(chǔ)研究推動(dòng)應(yīng)用研究，應(yīng)用研究促進(jìn)開發(fā)，最終形成商業(yè)產(chǎn)品。這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，可能既緩慢又脫節(jié)，因?yàn)槊總€(gè)階段往往由不同的實(shí)體負(fù)責(zé)。相比之下，中國(guó)的方法旨在提高速度和效率。中國(guó)的戰(zhàn)略是集中力量，并簡(jiǎn)化從研究到應(yīng)用的流程。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)是中國(guó)量子研究中心和信息中心。在郭光燦的領(lǐng)導(dǎo)下，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)成功爭(zhēng)取到了享有盛譽(yù)的政府實(shí)驗(yàn)室（中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）落地，將國(guó)家研究重點(diǎn)與學(xué)校的學(xué)科優(yōu)勢(shì)緊密結(jié)合在一起。自2017年以來(lái)，中國(guó)越來(lái)越多地將量子研究工作集中在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，特別是高影響力領(lǐng)域。這種集中化鞏固了中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)作為中國(guó)量子信息科學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者的地位。

第三，中國(guó)對(duì)量子研究采用集中資助方式。事實(shí)上，中國(guó)的量子資助體系非常集中，主要依靠國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)。該組織負(fù)責(zé)資助中國(guó)約50%的量子出版物，涉及量子計(jì)算、量子傳感和量子通信等領(lǐng)域。而美國(guó)的資助系統(tǒng)和資助機(jī)制各自為政。此外，美國(guó)的資金來(lái)源明顯更加雜亂，甚至政府資金來(lái)源也來(lái)自各個(gè)聯(lián)邦部門。這導(dǎo)致了效率低下和缺乏戰(zhàn)略協(xié)調(diào)問題，最終會(huì)拖慢進(jìn)展，使美國(guó)更難與中國(guó)更加統(tǒng)一的方法相抗衡。中國(guó)大膽投資于雄心勃勃的項(xiàng)目，如量子通信網(wǎng)絡(luò)原型機(jī)，旨在實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)先。這種承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的意愿使中國(guó)能夠?qū)崿F(xiàn)重大突破，并有可能主導(dǎo)量子科學(xué)，而美國(guó)則采取了更為保守的方法，專注于理論性更強(qiáng)的項(xiàng)目。

第四，在量子計(jì)算、通信和傳感領(lǐng)域，美國(guó)近一半的研究論文都是與國(guó)際合作伙伴共同完成的，而中國(guó)此類論文的數(shù)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，在這三個(gè)領(lǐng)域分別只有29%、19%和23%。中國(guó)這種模式揭示了其更廣泛的戰(zhàn)略：將研究重點(diǎn)放在國(guó)內(nèi)，嚴(yán)重依賴國(guó)內(nèi)合作，尤其是大學(xué)之間的合作，而美國(guó)則利用大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和私營(yíng)企業(yè)的優(yōu)勢(shì)，建立了一個(gè)更加全球一體化和開放的研究生態(tài)系統(tǒng)。就像半導(dǎo)體的研究一樣，創(chuàng)新量子技術(shù)所需的巨大成本以及其復(fù)雜性和規(guī)模，是任何一個(gè)國(guó)家或企業(yè)都無(wú)法單獨(dú)應(yīng)對(duì)的。有限的國(guó)際合作可能會(huì)成為中國(guó)在此領(lǐng)域取得長(zhǎng)足進(jìn)步的絆腳石，因?yàn)樵谶@個(gè)領(lǐng)域，全球合作不僅有益于己，而且必不可少。

最后，美國(guó)學(xué)術(shù)研究系統(tǒng)缺乏集中指導(dǎo)，這與中國(guó)高度協(xié)調(diào)、由政府指導(dǎo)的量子研究方式形成鮮明對(duì)比。在中國(guó)，關(guān)鍵的研究計(jì)劃，如量子信息科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（均位于合肥），是由政府實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)的。這些實(shí)驗(yàn)室與北京量子信息科學(xué)研究院和上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所一起，在統(tǒng)一的國(guó)家戰(zhàn)略下運(yùn)作，確保研究工作與國(guó)家目標(biāo)緊密結(jié)合。此外，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、清華大學(xué)和北京郵電大學(xué)等一流大學(xué)也為這一中央框架作了貢獻(xiàn)，直接響應(yīng)政府設(shè)定的優(yōu)先事項(xiàng)和目標(biāo)。

中國(guó)量子行業(yè)創(chuàng)新投入分析

科學(xué)出版物""在量子通信領(lǐng)域，中國(guó)的研究數(shù)量和質(zhì)量都遙遙領(lǐng)先，大大超過(guò)了美國(guó)。在量子計(jì)算領(lǐng)域，中國(guó)的研究成果更多，但在研究質(zhì)量方面，美國(guó)則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中國(guó)。在量子傳感領(lǐng)域，中國(guó)的研究成果更多，但兩國(guó)的研究質(zhì)量并駕齊驅(qū)。

專利""中國(guó)在國(guó)內(nèi)量子通信專利方面遙遙領(lǐng)先，在量子傳感專利方面也有相當(dāng)大的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，而美國(guó)在量子計(jì)算專利方面領(lǐng)先。在歐洲，沒有明顯的重點(diǎn)，并且在所有三種技術(shù)上都有平衡的產(chǎn)品組合（而在其他地區(qū)，量子傳感往往落后）。

在中國(guó)，量子通信和量子傳感專利的主要受讓人是公共機(jī)構(gòu)和初創(chuàng)企業(yè)，而非大型企業(yè)。例如，國(guó)盾量子和魯班量子等初創(chuàng)企業(yè)在量子通信專利方面處于領(lǐng)先地位，而中國(guó)科學(xué)院工程研究所則在量子傳感方面處于領(lǐng)先地位。相比之下，美國(guó)在量子計(jì)算專利方面的領(lǐng)導(dǎo)地位主要是由大型企業(yè)推動(dòng)的，包括國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司（IBM）、微軟、谷歌和英特爾等。

在中國(guó)，量子技術(shù)被視為國(guó)防和基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵。中國(guó)優(yōu)先考慮國(guó)內(nèi)專利，確保這些技術(shù)在中國(guó)境內(nèi)，不受外部影響。

然而，要充分了解量子創(chuàng)新的全球意義，就必須跳出國(guó)內(nèi)專利的范疇。因?yàn)檎嬲绊懭蚴袌?chǎng)和推動(dòng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的是那些延伸到國(guó)外的專利。國(guó)際專利族以更廣泛的視角揭示了一種不同的動(dòng)態(tài)：雖然中國(guó)對(duì)國(guó)內(nèi)的關(guān)注度很高，但與其他國(guó)家相比，其全球足跡并不明顯。中國(guó)只有華為和阿里巴巴兩家公司進(jìn)入了量子通信領(lǐng)域的前十名，而在量子計(jì)算和傳感領(lǐng)域的前幾名中則沒有中國(guó)公司的身影。這種反差凸顯了中國(guó)對(duì)國(guó)內(nèi)創(chuàng)新的重視，但量子領(lǐng)域的全球影響力仍然集中在那些優(yōu)先考慮擴(kuò)大國(guó)際專利覆蓋面的外國(guó)公司。

中國(guó)政府支持量子行業(yè)的政策

中國(guó)決心到2035年在量子技術(shù)領(lǐng)域取得領(lǐng)先地位。量子科學(xué)因有望給計(jì)算、密碼學(xué)和傳感等領(lǐng)域帶來(lái)革命性的變化而被視為對(duì)中國(guó)提升全球競(jìng)爭(zhēng)力這一目標(biāo)的關(guān)鍵考驗(yàn)。

中國(guó)通過(guò)“十三五”和“十四五”規(guī)劃，將量子技術(shù)納入國(guó)家戰(zhàn)略，將量子通信定位為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期目標(biāo)的關(guān)鍵。一項(xiàng)在“十三五”規(guī)劃中啟動(dòng)的大工程旨在確保到2030年中國(guó)在量子通信和計(jì)算領(lǐng)域取得突破，包括擴(kuò)大國(guó)家量子基礎(chǔ)設(shè)施、開發(fā)量子計(jì)算原型機(jī)和建設(shè)量子模擬器。中國(guó)政府為建立量子信息科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室投資了超10億美元，同時(shí)還為“墨子號(hào)”衛(wèi)星和京滬主干網(wǎng)等關(guān)鍵項(xiàng)目單獨(dú)投資了100億美元，這凸顯了中國(guó)主宰量子技術(shù)的雄心。這些努力顯然已經(jīng)取得了成效，因?yàn)橹袊?guó)已經(jīng)在量子通信領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。

中國(guó)對(duì)量子技術(shù)的雄心得到了大量公共資金的支持，但具體數(shù)字仍不明確。據(jù)估計(jì)，中國(guó)的投資超過(guò)了150億美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了美國(guó)約38億美元的撥款。

中國(guó)在“十三五”規(guī)劃勢(shì)頭的基礎(chǔ)上，“十四五”規(guī)劃加強(qiáng)了對(duì)量子技術(shù)的關(guān)注，制定了更加具體的宏偉目標(biāo)。該計(jì)劃要求建立專門研究量子信息的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，以鞏固中國(guó)在這一關(guān)鍵領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。該計(jì)劃優(yōu)先發(fā)展城內(nèi)、城際和自由空間環(huán)境下的先進(jìn)量子通信技術(shù)，同時(shí)創(chuàng)建通用量子計(jì)算原型機(jī)和實(shí)用量子模擬器。此外，該計(jì)劃還強(qiáng)調(diào)了量子精密測(cè)量技術(shù)的突破以及量子在關(guān)鍵數(shù)字領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用?！笆奈濉币?guī)劃還強(qiáng)調(diào)了通過(guò)量子發(fā)展提升國(guó)防和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的雙重目標(biāo)，確保國(guó)家不僅在技術(shù)上領(lǐng)先，還能獲得更廣泛的戰(zhàn)略利益。此外，中國(guó)工業(yè)和信息化部在2024年發(fā)布的文件中將量子計(jì)算確定為其更廣泛產(chǎn)業(yè)政策中的“未來(lái)產(chǎn)業(yè)”，重點(diǎn)發(fā)展容錯(cuò)量子計(jì)算技術(shù)，并加強(qiáng)量子軟件和云平臺(tái)。

2024年中國(guó)工業(yè)和信息化部在文件中還將加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)導(dǎo)力作為量子領(lǐng)域的一個(gè)目標(biāo)，幾年來(lái)中國(guó)也一直深耕于此。2021年10月，中國(guó)發(fā)布了指導(dǎo)方針，思考如何布局以鞏固其作為包括量子技術(shù)領(lǐng)域在內(nèi)的國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)導(dǎo)者的地位。2022年，《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展綱要》啟動(dòng)，通過(guò)分析全球和國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)格局，制定了具體步驟以增強(qiáng)中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)制定流程。此外，中國(guó)正致力于將標(biāo)準(zhǔn)制定直接納入量子研發(fā)項(xiàng)目。國(guó)家科技發(fā)展計(jì)劃要求科研人員將標(biāo)準(zhǔn)工作作為項(xiàng)目的核心組成部分，確保標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)發(fā)展同時(shí)、同步。這種方法旨在實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新與標(biāo)準(zhǔn)化之間的無(wú)縫鏈接，以便更有效地推動(dòng)量子技術(shù)的商業(yè)化。通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)納入量子計(jì)劃，中國(guó)旨在加強(qiáng)其國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)，以便在全球范圍內(nèi)更具競(jìng)爭(zhēng)力。中國(guó)的戰(zhàn)略還包括提高其在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（IOS）及國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)中的影響力，中國(guó)代表在這些機(jī)構(gòu)中發(fā)揮了領(lǐng)導(dǎo)作用。通過(guò)這些協(xié)調(diào)努力，中國(guó)正在全球舞臺(tái)上掣畫量子技術(shù)的未來(lái)，并確保其標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)成為全球基準(zhǔn)。

美國(guó)下一步的可能動(dòng)向

ITIF建議，美國(guó)政府應(yīng)立即采取積極措施以保持領(lǐng)導(dǎo)地位。

首先，美國(guó)有必要增加資金投入。事實(shí)上，由學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和政府專家組成的聯(lián)邦機(jī)構(gòu)——國(guó)家量子倡議咨詢委員會(huì)（NQIAC）——就國(guó)會(huì)應(yīng)如何為下一輪國(guó)家量子計(jì)劃提供資金提出的核心建議之一就是，持續(xù)增加資金“將是我們國(guó)家贏得實(shí)現(xiàn)量子信息服務(wù)效益的競(jìng)賽的必要條件”。問題是，多少資金才足以加速美國(guó)的量子信息服務(wù)創(chuàng)新并保持國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力？這個(gè)問題很難回答，部分原因是，雖然美國(guó)政府通過(guò)《國(guó)家量子倡議法案》（NQIA）增加質(zhì)量創(chuàng)新研發(fā)資金的努力一觀即明，但這些努力所帶來(lái)的好處卻很難量化，因?yàn)楹苌儆幸恢?、全面的措施?lái)衡量此項(xiàng)研究隨著時(shí)間的推移發(fā)生了多大變化。能源科學(xué)聯(lián)盟（ESC）在2023年3月向NQIAC提交的書面意見中建議“從2024財(cái)年到2028財(cái)年這五年內(nèi)，每年至少撥款6.75億美元”。

為了更好地與中國(guó)的量子研發(fā)規(guī)模相匹配，美國(guó)應(yīng)該與盟國(guó)協(xié)調(diào)資金投入，通過(guò)與優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的國(guó)家建立深厚的伙伴關(guān)系來(lái)打造制勝戰(zhàn)略。如有針對(duì)性地開展聯(lián)合研發(fā)活動(dòng)，最大限度地發(fā)揮每個(gè)國(guó)家的優(yōu)勢(shì)，從而形成一個(gè)強(qiáng)大的集團(tuán)，更有效地推動(dòng)創(chuàng)新。這種合作方式不僅能增強(qiáng)美國(guó)的能力，還能提高盟國(guó)研究工作的全球影響力，確保量子技術(shù)取得平衡的戰(zhàn)略性進(jìn)步。例如，德國(guó)在量子傳感領(lǐng)域表現(xiàn)出色，擁有慕尼黑量子谷（MQV）等先進(jìn)的研究中心和強(qiáng)大的產(chǎn)學(xué)研一體化體制。通過(guò)利用這些盟國(guó)的優(yōu)勢(shì)，美國(guó)及其合作伙伴可以匯集資源和專業(yè)知識(shí)，確保在全球量子領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，并將來(lái)自中國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)壓力轉(zhuǎn)化為盟國(guó)主導(dǎo)地位的機(jī)遇。這些盟國(guó)還提供了多樣化的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這可以進(jìn)一步加強(qiáng)美國(guó)的量子戰(zhàn)略。在澳大利亞和英國(guó)，量子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展由初創(chuàng)企業(yè)推動(dòng)，而德國(guó)和日本的量子行業(yè)則由與政府研發(fā)關(guān)系密切的大型老牌企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)。通過(guò)將初創(chuàng)企業(yè)的創(chuàng)新性與大型企業(yè)的穩(wěn)定性相結(jié)合，美國(guó)及其盟國(guó)可以建立一個(gè)強(qiáng)大、靈活的量子生態(tài)系統(tǒng)。此外，建立一個(gè)安全、靈活的量子供應(yīng)鏈也至關(guān)重要。美國(guó)可以通過(guò)與盟國(guó)密切合作，確定并保護(hù)關(guān)鍵的零部件和材料供應(yīng)商，并抵御潛在的干擾。這一合作戰(zhàn)略可以利用盟國(guó)的專業(yè)知識(shí)和資源優(yōu)勢(shì)，確保美國(guó)及其合作伙伴保持穩(wěn)定、可靠的重要量子技術(shù)投入。

美國(guó)還應(yīng)更迅速地推動(dòng)量子產(chǎn)業(yè)。這一行動(dòng)并非只有中國(guó)在進(jìn)行。例如，英國(guó)設(shè)立了一個(gè)“量子技術(shù)商業(yè)化”挑戰(zhàn)項(xiàng)目，由政府提供約1.74億英鎊的資金，輔以來(lái)自產(chǎn)業(yè)界的3.9億英鎊資金，用于由產(chǎn)業(yè)界主導(dǎo)的項(xiàng)目，這些項(xiàng)目涉及政府產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的四個(gè)主題：清潔、老齡化社會(huì)、未來(lái)移動(dòng)性和人工智能。截至2022年秋季，該挑戰(zhàn)已為139個(gè)由在英注冊(cè)的企業(yè)主導(dǎo)的項(xiàng)目提供了資金。美國(guó)國(guó)會(huì)應(yīng)提供2億美元的資金來(lái)設(shè)立一個(gè)項(xiàng)目，以鼓勵(lì)企業(yè)和開發(fā)商為公共衛(wèi)生、移動(dòng)性和能源領(lǐng)域的挑戰(zhàn)提供量子解決方案。通過(guò)激勵(lì)各行業(yè)從需求側(cè)為公共部門開發(fā)創(chuàng)新解決方案，政府將美國(guó)城市作為第一批受益客戶，從而增加市場(chǎng)對(duì)新生的近期量子計(jì)算的需求，并使企業(yè)能夠在市場(chǎng)中創(chuàng)造競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

美國(guó)應(yīng)將量子技術(shù)作為國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急，而不僅僅是一種科學(xué)追求。中國(guó)和美國(guó)的不同戰(zhàn)略可能使美國(guó)成為全球量子研究中心，而中國(guó)則主導(dǎo)量子商業(yè)化。為解決這一問題，ITIF在題為“美國(guó)為何需要支持近期量子計(jì)算應(yīng)用”的報(bào)告中提出了幾項(xiàng)戰(zhàn)略建議，以彌補(bǔ)量子技術(shù)前沿研究與市場(chǎng)就緒應(yīng)用之間的關(guān)鍵差距，比如：美國(guó)國(guó)會(huì)應(yīng)建立國(guó)家量子研究云；科技政策辦公室應(yīng)推出聯(lián)邦量子挑戰(zhàn)以鼓勵(lì)各機(jī)構(gòu)探索量子計(jì)算應(yīng)用；國(guó)會(huì)應(yīng)制定一項(xiàng)計(jì)劃，鼓勵(lì)企業(yè)為公共部門面臨的問題開發(fā)創(chuàng)新量子解決方案。

雖然中國(guó)在制定量子技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方面雄心勃勃，但美國(guó)應(yīng)避免反應(yīng)過(guò)激而倉(cāng)促行事，過(guò)早地強(qiáng)推自己的標(biāo)準(zhǔn)。量子技術(shù)仍處于早期發(fā)展階段，過(guò)早推行標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)阻礙創(chuàng)新，不利于技術(shù)發(fā)展成熟。美國(guó)應(yīng)將重點(diǎn)放在行業(yè)驅(qū)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)制定上，這些標(biāo)準(zhǔn)會(huì)隨著技術(shù)的進(jìn)步而自然發(fā)展。如果美國(guó)政府在標(biāo)準(zhǔn)制定方面過(guò)度介入，可能導(dǎo)致不必要的沖突，進(jìn)而阻礙量子技術(shù)在全球的發(fā)展。相反，美國(guó)應(yīng)支持以靈活、協(xié)作的方式制定標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)創(chuàng)新，并在出現(xiàn)技術(shù)突破時(shí)加以調(diào)整。

最后，雖然出口管制對(duì)于保護(hù)量子技術(shù)不被濫用至關(guān)重要，但決策者應(yīng)謹(jǐn)慎應(yīng)用，以避免阻礙創(chuàng)新和國(guó)際合作。量子研發(fā)是一項(xiàng)全球性工作，其發(fā)展足跡和供應(yīng)鏈遍布多個(gè)國(guó)家。實(shí)施廣泛的單邊出口管制可能不僅無(wú)益自身，還會(huì)使美國(guó)孤立于重要的全球伙伴關(guān)系之外，并扼殺對(duì)進(jìn)步至關(guān)重要的人才和思想的流動(dòng)。相反，美國(guó)應(yīng)把重點(diǎn)放在有針對(duì)性的管制上，在不廣泛限制知識(shí)交流和零部件流通的情況下，具體問題具體分析。美國(guó)還應(yīng)與盟國(guó)密切協(xié)調(diào)，以確保制定的措施切實(shí)可行又適用于市場(chǎng)。通過(guò)平衡安全與合作，美國(guó)可以在保護(hù)自身利益的同時(shí)繼續(xù)引領(lǐng)量子創(chuàng)新。

資料來(lái)源"ITIF