全球量子科技战略与政策

国际网络观察员中国指挥与控制学会

作者：张涛来源：学术plus

量子信息科学基于独特的量子现象，如叠加、纠缠、压缩等，以经典理论无法实现的方式来获取和处理信息，在传感与测量、通信、仿真、高性能计算等领域拥有广阔的应用前景，并有望在物理、化学、生物与材料科学等基础科学领域带来突破。

量子技术是新一轮科技革命和产业变革的必争领域之一。近年来，美国、欧盟、澳大利亚、英国等国高度重视量子技术发展，通过出台政策文件、成立研究机构、支持量子科技研究等方式加大对量子研发的投资，促进量子科技研发和产业发展。

1. 美国

早在2002年，美国国防部高级研究计划局（DARPA）制定了《量子信息科学和技术发展规划》，并于2004年发布 2.0 版，给出量子计算发展的主要步骤和时间表。目标是若干年内在核磁共振量子计算、中性原子量子计算、谐振量子电子动态计算、光量子计算、离子阱量子计算及固态量子计算等领域取得重大研究进展。

2007年，DARPA 将量子科技作为核心技术基础列入其战略规划，在2015年设定的战略投资领域中，量子物理学成为 DARPA 的三大技术前沿之一。

2009年，美国国家科学与技术委员会（NSTC）发布了《量子信息科学的联邦愿景》，建议政府加强量子技术的控制和利用。为此，国家科学基金会（NSF）建立了量子信息科学跨学科研究计划。

2015年，美国陆军研究实验室（ARL）发布《2015-2019年技术实施计划》，提出2015-2030财年量子信息科学研发目标与基础设施建设目标。从2016财年起，国防部长办公室支持三军量子科学与工程制造项目（QSEP）。

2016年7月，NSTC 发布《推进量子信息科学发展：美国的挑战与机遇》报告，报告总结了量子信息科学在多个领域的进展和未来发展潜力，指出了美国在目前研发进程中的障碍，调查了各联邦机构在量子信息科学领域的主要项目及研发投入水平，并讨论了未来的发展路径。作为 NSTC 报告的补充，美国能源部（DOE）发布了《与基础科学、量子信息科学和计算交汇的量子传感器》报告。

2018年6月，美国众议院科学委员会高票通过《国家量子倡议法案》，计划在10年内拨给能源部、国家标准与技术研究院、国家科学基金会12.75亿美元，用于开展量子信息科技研究。其中，美国国家标准与技术研究院负责制定量子技术发展所需标准，美国国家科学基金会支持人力资源建设，美国能源部将成立5个量子信息科研中心，加速科技成果突破。

2018年9月，美国白宫科技政策办公室（OSTP）、国家科学技术委员会（NSTC）发布《量子信息科学国家战略概述》。白宫认为，量子信息科技（QIS）将引领下一场技术革命，给国家安全、经济发展、基础科研等带来重大变革。战略概述系统性地总结了量子信息科学带来的挑战、机遇，以及为维持和扩大美国在QIS领域的领导地位应做出的努力。

2018年12月，特朗普签署《国家量子倡议法案》，全方位加速量子科技的研发与应用，确保美国量子科技领先地位，开启量子领域的“登月计划”。根据法案，美将制定量子科技长期发展战略，实施为期10年的“国家量子计划”。政府未来5年内将斥资12.75亿美元开展量子信息科技研究，其中美国国家标准与技术研究院获资4亿美元，制定量子科技发展标准；国家科学基金会获资2.5亿美元，支持量子科技人才建设；能源部获资6.25亿美元，成立量子信息科研中心，加速科技攻关。此外，美将成立国家量子协调办公室，协调政府机构、学术和产业界，形成发展合力。

2020年2月，美国白宫网站发布一份《美国量子网络战略构想》，提出美国将开辟量子互联网，确保量子信息科学（QIS）惠及大众。战略构想指出，通过在量子网络领域的前驱开拓，美国预备革新国家和金融安全、患者隐私、药物发现以及新材料的设计和制造，同时增加人们对宇宙的科学认识。美国2021年度政府财政预算提案中将更多资金投入到量子信息科学。

2020年7月，美国能源部公布了一项致力于打造量子互联网的计划，目标是十年内建成与现有互联网并行的第二互联网——量子互联网。量子互联网是一种基于量子力学原理建立起来的新型互联网。芝加哥大学普利茨克分子工程学院教授、阿贡国家实验室高级科学家大卫·奥沙洛姆称互联网项目是美国量子研究计划的主导者。美国能源部及其17个国家实验室将成为该项目的骨干。

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2020财年预算提案中量子信息科学领域研发资金为4.35亿美元，2020财年实际批准5.79亿美元，2021财年预算请求额为6.99亿美元。2021财年量子信息科学领域研发预算请求比2020财年预算请求增加约60%。其中：NSF 在量子信息科学领域研究投资额是2.26亿美元，比2020财年增加了1.2亿美元；能源部科学办公室在量子信息科学领域研究的投资增加到2.37亿美元，比2020财年预算增加约5800万美元，主要是促进国家实验室、学术界和工业界量子信息科学的发展。比2020财年预算增加约5800万美元。其中2021财年预算中，能源部计划投资250万美元支持量子互联网的早期研究。

2020年8月，美国白宫科学技术政策办公室、国家科学基金会（NSF ）和美国能源部宣布，拨款超过10亿美元，在全国建立12个新的人工智能和量子信息科学（QIS）研究所——7个NSF牵头的人工智能研究机构和5个能源部量子信息科学研究中心。其中量子信息科学研究中心包括：

①下一代量子科学与工程（阿贡国家实验室）

②量子优势联合设计中心（布鲁克海文国家实验室）

③超导量子材料与系统中心（费米国家加速器实验室）

④量子系统加速器（劳伦斯伯克利国家实验室）

⑤量子科学中心（橡树岭国家实验室）

2. 欧盟

欧洲很早就意识到量子信息处理和通信技术的巨大潜力。

2008年，欧盟发布了《量子信息处理与通信战略报告》，提出了欧洲在未来五年和十年的量子通信发展目标，包括实现地面量子通信网络、星地量子通信、空地一体的千公里级量子通信网络等。同年9月，欧盟发布了关于量子密码的商业白皮书，启动量子通信技术标准化研究，并联合了来自12个欧盟国家的41个伙伴小组成立了“基于量子密码的安全通信”（SECOQC）工程。

2016年3月，欧盟委员会发布《量子宣言（草案）》，呼吁欧盟成员国及欧盟委员会发起资助额达10亿欧元的量子技术旗舰计划，并实现如下目标：（1）建立极具竞争性的欧洲量子产业，确保欧洲在未来全球产业蓝图中的领导地位；（2）增强欧洲在量子研究方面的科学领导力和卓越性；（3）面向量子技术的创新企业和投资，把欧洲打造为一个有活力和吸引力的区域；（4）充分利用量子技术进展，更好地解决能源、健康、安全和环境等领域的重大挑战。

2017年11月，“欧洲空间量子技术行动”（QTSpace）主席在欧空局第二届量子技术研讨会上向欧空局和欧盟委员会提交了题为《空间量子技术》的战略报告。报告分析了欧洲和国际空间量子技术发展现状，提出欧盟需要制定统一的空间量子技术发展战略，以在国际竞争中争取一定优势，支撑未来产业的发展。在未来发展战略和优先任务方面，确定了通过卫星传输的保密通信、时间频率的空间传输、遥感和对地观测、基础物理等四个重点发展方向。

2018年10月，由欧盟委员会资助欧洲量子技术旗舰计划开始施行，该计划将历时十年，预算为10亿欧元。首批启动 19 个科研类项目为：

来源：中国信通院《量子信息技术发展与应用研究报告》

2020年5月，欧盟“欧洲量子技术旗舰计划”官网发布《战略研究议程（SRA）》报告。报告表示，未来三年将推动建设欧洲范围的量子通信网络，完善和扩展现有数字基础设施，为未来的“量子互联网”远景奠定基础。为实现这一目标，欧盟将推动量子通信与传统的网络基础设施和应用相结合，利用QKD协议和具有可信节点的网络开发用于全球安全密钥分发的基于卫星的量子密码等。

3. 澳大利亚

2020年5月，澳大利亚联邦科学与工业研究组织CSIRO制定并发布了《量子技术路线图》，该路线图确定了可以支持量子生态系统的行动，行动将通过澳大利亚新兴高科技产业的发展，将澳大利亚的智力资本转化为经济价值。通过跨行业的持续投资和协作，在2040年为澳大利亚带来16000个工作岗位和超过40亿美元的收益，根据CSIRO的数据分析，到2040年，预计量子技术可以创造860亿美元的全球产业。

4. 英国

2014年开始实施国家量子技术计划，第一阶段实施周期为 2014—2019 年，建立4所新的研发中心。

2015年3月,英国政府发布名为《量子技术国家战略——英国的一个新时代》报告，9月发布了《英国量子技术路线图》，将量子技术发展提升至影响未来国家创新力和国际竞争力的重要战略地位。英国量子技术国家战略由英国量子技术战略咨询委员会制定,旨在指导英国未来20年与量子科技相关的发展与投资,促进形成一个长期、可持续、增长式的英国量子产业。

2016年12月，英国政府科学办公室发布了《量子技术：时代机会》的报告，提出建立一个政府、产业、学界之间的量子技术共同体，使英国能在未来的量子技术市场中抢占世界领先地位，实质性地提高英国产业的价值。并提出了英国量子技术应用的5大领域，分别是原子钟、量子成像、量子传感和测量、量子计算和模拟，以及量子通信。

2018年12月，英国下议院科学技术委员会发布了《量子技术》报告，分析了量子技术给英国带来经济增长和社会效益的机会与潜在风险，提出下一步发展的政策建议。

2020年7月，英国国防科学与技术实验室（Dstl）代表英国国防部、英国战略司令部，联合发布了《量子信息处理技术布局2020：英国防务与安全前景》研究报告。报告认为，量子技术的进步能够有效提升军事指挥官作出有效决策的高效性、准确性和果断性。未来5-10年内，量子信息处理不仅能够在防务体系中得到推广应用，还能广泛应用于金融交易，飞机、导弹、火控和防御装备的控制系统，传感器数据处理（如数据融合、导航、干扰环境下信号解析），机器学习，人工智能场景理解，警告标志识别，非可见环境下的模式分析等多个领域。

5. 中国

2016 年 2 月，国家重点研发计划中设立“量子调控与量子信息”重点专项，目前已公示拟立项项目清单。国家重点研发计划中设立“量子调控与量子信息”重点专项。

同年 7 月发布的《“十三五”国家科技创新规划》中也进一步明确将设立 “量子通信与量子计算机”重大科技项目，研发城域、城际、自由空间量子通信技术，研制通用量子计算原型机和实用化量子模拟机。按照《国家创新驱动发展战略纲要》和国家“十三五”规划纲要的要求，到2030年，我国力争在航空发动机及燃气轮机、深海空间站、量子通信与量子计算、脑科学与类脑研究、国家网络空间安全、新一代人工智能等16个重点方向率先突破。

从2006年到2010年，中国“十一五”规划拨款约1.5亿美元用于量子研究。科技部和中科院启动了“远程量子通信”和“空间量子实验关键技术研究与验证”项目，以支持大规模的量子通信研究。

从2011年到2015年，国家“十二五”规划在量子控制（MOST）、科学研究仪器和设备开发（NSFC）、空间量子实验（CAS）、量子系统一致控制以及原子系统计量物理（CAS）等领域将量子研发资金提升至4.9亿美元，并继续建设量子安全通信（NDRC和CAS）。

据不完全统计，2016年至2019年，根据国家“十三五”规划，我国的量子研究经费达到约3.37亿美元。在此期间启动的显著项目包括量子控制和量子信息国家重点研究开发项目。

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