国内外量子科技政策梳理

最佳答案 匿名用户编辑于2024/07/17 08:43

全球积极布局,国内外政策齐发力 。

量子科技的战略重要性日趋显现,多国持续加大量子研发投入。鉴于量子信息科技重要的科 学意义和巨大的应用价值,欧美发达国家的政府、科研机构和产业资本正在不断完善战略部 署,稳步增加研发投入。全球主要国家在量子信息领域的战略规划和投资概况来看,以 2018 年欧盟“量子旗舰计划”和美国《国家量子倡议(NQI)》法案为重要标志,近五年来各国在 量子信息领域的规划布局持续加速。根据信通院的统计报告,2023 年 6 个国家相继发布量子 信息相关国家战略和投资规划,计划投资总规模达到 67 亿美元。美国方面,2018 年 12 月, 美国启动了为期 10 年的“国家量子倡议法案(NQI)”,2019-2022 年间计划投资 12.75 亿,实 际投资已达 37.38 亿,2023 年的预算请求为 8.44 亿美元,远超 NQI 法案最初计划的 5 年 13 亿美元。2022 年 8 月,美国总统拜登签署了《2022 年芯片和科学法案》,为多个量子信息相 关项目拨款近 8 亿美元。

欧盟方面,2018 年 10 月,欧盟正式实施“量子技术旗舰项目”,连同各成员国的配套,总经 费超过 40 亿欧元;2021 年,欧盟提出天基安全连接计划,计划将卫星星座和欧洲量子通信 基础设施集成,以借助量子加密技术为欧洲政府和军事组织提供安全通信,预估经费总额为 60 亿欧元;2023 年,德国政府通过“量子技术行动计划”,将在 2023-2026 期间投入约 30 亿 欧元。2021 年 1 月,法国启动量子技术国家行动计划,5 年投资 18 亿欧元。2023 年 3 月,英 国发布《国家量子战略》,将在 2024-2034 年间提供 25 亿英镑的政府投资,并吸引至少 10 亿 英镑的额外私人投资。

 

美国:发布《国家量子倡议法案(NQI)》与专项战略,推动量子科技发展。美国是较早开展 量子信息科学研究的国家之一,特别注重通过政府顶层设计推动量子信息科学(QIS)发展, 经过多年发展,已形成立法保障、制定专项战略和优先发展相互衔接配套的政策体系,多方 位支撑 QIS 发展。一是颁布法案,2018 年,美国《国家量子倡议法案(NQI)》正式生效, 该法案既是美国统筹国内力量推进 QIS 发展的法律基础,也是美国谋求 QIS 及其技术应用全 球领导地位的战略规划。法案共有五大目标:1)支持 QIS 研发、示范和应用;2)加强联邦 政府 QIS 研发的跨部门规划与协调;3)最大限度地发挥联邦政府 QIS 研发和示范项目的效 能;4)促进联邦政府、联邦实验室、企业和大学之间的合作;5)促进 QIS 安全国际标准的 制定。二是制定 QIS 专项战略。三是近期综合科技战略将 QIS 作为优先发展方向。无论联邦 政府层面还是机构层面的科技发展战略,其优先发展事项中不乏 QIS 的身影。例如,2020 年 10 月美国政府发布的《关键与新型技术国家战略》将 QIS 列为 20 项关键与新兴技术之一。

美国:NQI 计划提供总体框架,加强与协调量子研发活动。在立法方面,迄今为止与量子有 关的最重要立法是《国家量子倡议法案》(NQI),该法案于 2018 年 12 月签署成为联邦法律, 旨在加速和推进美国的量子科学技术。从本质上讲,NQI 为量子研发创建了一个框架,并授 权在 2019-2023 年提供略高于 12 亿美元的资金,用于各种量子研究和开发项目。这些资金主 要分配给历来积极参与量子科学与技术研发的三个机构:美国国家标准与技术研究院(NIST)、 美国国家科学基金会(NSF)和美国能源部(DOE)。NQI 法案授权这些机构加强 QIS 计划和研 究中心;建立一个新的联邦机构,名为国家量子协调办公室(NQCO);成立一个新的联邦咨 询委员会,名为国家量子计划咨询委员会(NQIAC),由来自学术界、工业界和政府的专家组 成,其任务是为国家量子计划提供独立评估和建议。

美国:打造量子生态三大支柱,共筑量子领域领导地位。量子信息科学(QIS)研发资助机构可 被视为支持量子信息产业生态系统的三大支柱,民用科学机构、国防部科学机构和情报部科 学机构共同支持量子信息产业的研发工作。1)美国国家标准与技术研究院(NIST):通过扩展 和连接量子系统、提高设备性能和稳定性、丰富人才库、制定技术标准等多种方式,推进测 量科学标准,促进美国的创新与工业竞争力;开展在量子传感、计算、网络、风险缓解、基 础科学等方面的核心技术项目;建立并支持量子经济发展联盟,致力于通过识别技术、供应 链、标准、劳动力和通过合作解决各方面差距的方法,加速美国量子产业增长。2)美国国 家科学基金会(NSF):资助超过 2000 个学术机构的量子科学与工程研究;NQI 法案明确要求 NSF 支持量子信息科学研究与教育的多学科中心,协调量子计算核心项目。此外,NSF 在 2024 财年预算中向国会阐明两大投资目标:①量子计算、量子通信、量子测量、量子网络的先驱 发展,提高信息处理、传输与测量效率;②开发具有明显量子优势的概念研制设备、工具、 系统和应用程序。3)美国能源部(DOE):通过基础和应用科学研究、新技术的发现和开发、 同位素生产等多种方式推进量子技术发展;NQI 法案授权能源部建立 5 个国家量子信息科学 研究中心,并在核心项目中继续加强和协调量子研究。多个量子研究活动机构在量子信息科 学基础研究、教育、培训和劳动力发展方面的投资相互促进、相辅相成,加快美国在量子信 息服务领域的领导地位。

美国:量子科技研发资金大幅增加,推动量子科技快速发展。在 NQI 法案的推动下,用于 QIS 研发的联邦资金大幅增加。从 2019 财年到 2024 财年,联邦资金大约翻了一番。2023 年 12 月 1 日,《国家量子计划(NQI)总统 2024 财年预算补编》发布,这是《国家量子计划法 案》(NQI)要求的第四份 NQI 计划年度报告,2019-2024 财年量子信息科学预算分别为 4.49/6.72/8.55/10.31/9.32/9.68 亿美元。此外,分配给 NQI 法案授权活动的资金是在基线量子 信息服务研发活动预算之外的额外资金。然而,虽然《国家质量与创新法案》为各联邦机构 的质量信息系统研发设定了资助目标和优先事项,但并不保证具体的资助金额。总统和国会 通过年度财政年度预算确定各联邦机构的非国防量子研发优先事项和资金,国防开支则通过 名为《国防授权法案》的单独法案确定。

NQI 法案修订后增加预算总规模,根据 ICV 计算显示,未来美国量子科技预算总额超过 36 亿美元,其中 NQI 法案拟议更新的资金规划共 22.33 亿美元,芯片与科学法案授权资金规划 共 14.24 亿美元。

美国:明确五大资金投入领域,增加资金投入。美国政府在《量子信息科学国家战略概述》 中划分的所有五个计划组成领域,即量子传感与计量(QSENS)、量子计算(QCOMP)、量子网 络(QNET)、量子发展(QADV)和量子技术(QT),都增加并保持了资金投入。

美国:促进量子跨学科研究,推进量子科技快速发展。美国国家科学基金会(NSF)和能源部 (DOE)都在通过支持建立跨学科研究中心来克服这些机构障碍,采取不同的方法以反映其不 同的使命和资助重点。国家科学基金会的重点是促进大学中心和研究所的教师开展跨学科合 作,截至 2023 年 3 月,该机构已资助了五个量子飞跃挑战研究所。另一方面,能源部已在自 己的国家实验室建立了跨学科量子研究中心。对此,负责国家量子计划评估工作的国家量子 信息中心对量子合作的进展进行了评估,发现总体而言各中心之间的合作发展良好。

欧盟:发布《量子宣言》和量子旗舰计划,多方位发展量子信息技术。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。宣言提出,欧洲旗舰计 划应集合工程、科学、教育以及创新能力,充分释放量子技术的潜能。通过通信、模拟器、 传感器和计算机这四方面的短中长期发展,实现原子量子时钟、量子传感器、城际量子链接、 量子模拟器、量子互联网和泛在量子计算机等重大应用。

欧盟:组织和成员国双层发力,明确四大领域发展路线。近年来,为在全球量子科技竞争中 赢得主动,欧盟和欧洲主要国家积极布局,在组织和成员国两个层面出台了一系列量子科技 战略。在组织层面,欧盟牵头制定泛欧洲的量子技术发展战略。2020 年 3 月,量子旗舰战略 咨询委员会发布的报告《战略研究议程》对量子技术旗舰计划进行了细化,提出量子通信、 量子计算、量子模拟,以及量子计量和传感等领域的发展路线图。在成员国层面,法国和德 国制定战略谋划未来量子科技发展。《量子宣言》得到 3400 多名学术界与工业界人士的支持。

欧盟投入规模达 10 亿欧元,资助四大领域科研项目。欧洲量子技术旗舰计划是欧盟未来新 兴技术旗舰计划(FET)的重要组成部分,FET 旨在为欧盟革命性、高风险、高回报的技术 创新及商业开发提供长期稳定支持,量子技术旗舰计划是 FET 中执行期最长、资助强度最大 的计划。量子技术旗舰计于在 2018 年正式启动,项目为期 10 年,总研发投入规模达 10 亿欧 元。 旗舰计划实施分为两个阶段:1)导入期(2018-2021):由地平线 2020 计划提供支持,投资 总额预计为 1.32 亿欧元;2)发展期(2021-2027):由“未来第九研发计划”(FP9)提供支 持。第一阶段,计划将资助量子基础科学、量子计算、量子互联网、量子模拟和量子传感领 域的 24 个项目。欧洲议会、欧洲理事会和欧盟委员会正在磋商,以确保量子研发将在欧盟 2021-2028 年的多年度财务框架中得到资助。受资助的项目中,超过三分之一为参与者是来自 各行各业的工业公司,其中大部分是中小企业。

欧盟:大力投入基础设施,推进量子技术发展。在量子旗舰计划中,欧盟也通过在量子基础 设施等关键领域进行专门的投资,展示量子技术部署,例如,EuroQCI 欧洲量子通信基础设 施部署规划和 EuroQCS 欧洲量子计算和模拟基础设施部署规划。量子通信方面,通过 EuroQCI 进行量子通信基础设施建设,联合 27 欧盟成员国和欧洲航天局共同设计、开发和 部署最先进的量子通信地面和空天的基础设施。地面部分依赖于光纤通信网络,连接国内外 战略站点。同时,空天部分利用卫星形成欧盟新的天基安全通信系统 IRIS。EuroQCI 结合地 面和空天能力,旨在建立高度安全可靠的量子通信网络,并在安全数据传输和量子密码学等 领域取得突破。量子计算方面,EuroQCS 计划重点推进量子计算和模拟的基础设施,旨在将 量子计算机和模拟器集成到欧洲的超级计算基础设施中,促进量子模拟和量子计算在各个领 域的突破性研究。量子计算机被集成到选定主机上的现有超级计算机中。目前,欧盟的六个 站点已被选中托管和运行首批 EuroHPC 量子计算机,包括捷克、德国、西班牙、法国、意 大利和波兰。这些量子计算机将主要供欧洲用户用于研究和开发,惠及科学界、工业界和公 共部门。

欧盟:布局四大研发方向,规划明确发展路线。欧盟量子旗舰计划分别规划了量子通信、量 子计算、量子模拟、量子传感与测量四大领域的短期、中期发展路线。短期来看,在量子通 信领域,欧盟注重开发用例和业务模型,开发光纤、自由空间和卫星链路的可信节点网络功 能和互操作性;开发基于卫星的离子密码术等。在量子计算领域,欧盟计划短期实现容错用 用量子计算机的实用策略,确定具有优势的算法和用例,启动更深的算法,与芯片和软件提 供商联络,实现量子器件物理、量子位和栅极控制,实现与材料科学、理论物理学等领域合 作。在量子模拟领域,欧盟计划演示特定任务中的优势,利用量子模拟加快机器学习,提供 控制水平和可伸缩性,扩大供应链,加强关键使能技术的开发等。在量子测量领域,欧盟计 划短期建立可靠、高效的供应链,进行首次标准化,研发光电集成芯片,使用纳米加工等技 术进行材料工程研发,建立新传感器技术的标准等。

中期来看,在量子通信领域,欧盟计划实现远距离量子中继器、至少 20 个量子位的量子网 络节点、在独立于平台的软件中的量子网络应用程序、与设备无关的 QRNG 和 QKD 等。在 量子计算领域,欧盟计划研发具有量子误差校正和强大量子位的量子处理器、优于传统计算 机的通用门、具有量子优势的量子算法,建立能够制造所需技术的制造厂,研究材料、量子 器件物理、量子位和栅极控制、量子存储器、光子学、RF、低温和超导体电子学、系统工程 和器件封装等。在量子模拟领域,欧盟提出与最终用户建立紧密联系,开发更多实际应用, 提供更高程度的控制和可编程性的量子模拟器;使用量子模拟器解决化学、复杂量子系统和 材料科学中的问题,与企业密切联系保持投资;开发带有计算机科学概念的软件;建立量子 模拟和计算相关研究机构与企业之间的合作。在量子测量领域,欧盟提出发展技术和材料工 程,将量子传感器推向市场;集成用于仪器自校准的量子测量标准;建立关键技术制造厂等。

欧盟:明确量子技术关键绩效指标。欧盟在量子旗舰计划中提出 2030 年计划实现的几大量子 技术关键绩效指标,包括繁荣与就业、数字自治和技术领先、人民利益、凝聚力与多样性、 量子通信、量子计算、量子模拟、量子传感与测量、教育和多样性九大方向。其中,在量子 通信领域,欧盟提出创建跨领域的量子安全网络、具有卫星链路的互联光纤网络,以及利用 纠缠性和量子中继器的远程量子通信网络;将欧洲所有国家连接到量子通信网络;结合后量 子密码学,创建量子安全网络功能和密钥分发,用于 IoT、5G、SDN 和关键基础设施,以及 利用远程量子处理器、时钟和传感器之间的远程纠错量子互联网应用。 在量子计算方面,欧盟提出构建至少 1000 个物理量子位的全栈、高度连接、高保真度量子计 算机,展示可扩展性能,并能够在相关的实际用例中超越经典计算机;为科学和技术用户提 供欧洲量子计算基础设施,以超越当前最好的超级计算机。

在量子模拟方面,欧盟提出构建可编程的欧洲量子模拟器,能够模拟远超经典的难以计算的 量子或经典系统的可能性;能够访问欧洲量子模拟设施,并在相关的实际用例中超越最好的 超级计算机。 在量子测量方面,欧盟提出广泛部署,使用量子传感器网络进行地面和天基的实际演示;可 用性方面,工业界要开发量子产品生产和制造设施以及产学研试验线,以促进产品开发和快 速创新;市场准备方面,面向高性能和大众市场的商业产品,以及基于全球公认的标准和可 追溯的量子测量和校准服务,利用量子传感器扩展产品组合,以应对卫生、运输、导航和电 信探索、科学和气候挑战。

中国:多次强调量子科技关键技术前瞻战略布局,量子科技有望成为未来新质生产力。自 2006 年以来,我国国家相关部委制定了一系列推动量子科技产业发展下相关政策。其中,2021 年 12 月,国务院印发的《“十四五”国家信息化规划》中明确提到,加强人工智能、量子信息、 集成电路、空天信息、类脑计算、神经芯片、DNA 存储、脑机接口、数字孪生、新型非易 失性存储、硅基光电子、非硅基半导体等关键前沿领域的战略研究和技术融通创新。此外, 《“十四五”数字经济发展规划》中亦明确提出增强关键技术创新能力,瞄准传感器、量子 信息、网络通信、集成电路、关键软件、大数据、人工智能、区块链、新材料等战略性前瞻 性领域,发挥我国社会主义制度优势、新型举国体制优势、超大规模市场优势,提高数字技 术基础研发能力。2024 年的政府工作报告中,明确将量子技术列入未来产业,成为新质生产 力的重要组成部分。3 月 29 日,国务院国资委遴选确定首批新质生产力的启航企业名单,重 点布局了人工智能、量子信息和生物制药领域,量子科技再获重要关注。