鄒麗雪 劉艷麗**， 董 瑜 牛曉蓉

（1.中國科學(xué)院文獻情報中心，北京 100190；2.中國科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院圖書情報與檔案管理系，北京 100190）

量子科技是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的必爭領(lǐng)域之一，它將催生一系列新興產(chǎn)業(yè)，對社會、經(jīng)濟和國家安全都將產(chǎn)生重大影響。例如量子計算將加速新藥開發(fā)、破解加密算法、人工智能和金融發(fā)展等；量子通信所具有的高安全性，可廣泛應(yīng)用于對信息安全要求很高的領(lǐng)域，例如軍事國防、政務(wù)、金融和互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)等[1，2]。隨著第二次量子革命的到來，美國、歐盟、英國、日本和俄羅斯等將量子作為科技發(fā)展的重要方向，紛紛制定量子戰(zhàn)略，加大研發(fā)投入，以搶占技術(shù)制高點。各國通過出臺政策文件、成立協(xié)調(diào)機構(gòu)、政府部門分工協(xié)作、設(shè)立量子研究機構(gòu)等多種方式加大對量子研發(fā)的投資，促進量子科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

本文針對主要國家／地區(qū)量子科技戰(zhàn)略規(guī)劃的部署與組織管理進行深入分析，梳理與總結(jié)主要國家／地區(qū)制定的量子科技戰(zhàn)略規(guī)劃、建立的協(xié)調(diào)與組織機制、增設(shè)的量子專門研究機構(gòu)，并為中國量子科技創(chuàng)新發(fā)展提出建議。

1 主要國家／地區(qū)量子科技戰(zhàn)略規(guī)劃

當(dāng)前，量子科技已經(jīng)上升到國家層面的激烈博弈，越來越多的國家爭相制定量子戰(zhàn)略與專項計劃，世界主要國家進入了全面推進量子科技發(fā)展的戰(zhàn)略時代，量子競爭日趨白熱化。2018—2020年，美國、歐盟、英國、日本、俄羅斯等主要國家／地區(qū)密集出臺量子戰(zhàn)略，加強頂層設(shè)計，明確量子科技發(fā)展目標(biāo)和重點方向，用于指導(dǎo)量子科技發(fā)展與投入，實施量子專項計劃，進行系統(tǒng)性投資布局，用于支持量子科技重點方向的突破與創(chuàng)新。截至2020年，全球計劃在量子科技領(lǐng)域的投入約為220億美元[3]，美國、歐盟、法國、德國和英國投資超過10億美元，如表1所示。

表1 主要國家／地區(qū)在量子科技領(lǐng)域的研發(fā)投入Tab.1 Research and Development Investment of Main Countries／Regions in Quantum Technology

本文將圍繞主要國家／地區(qū)的量子科技戰(zhàn)略規(guī)劃，從出臺的戰(zhàn)略規(guī)劃文本中對主要國家／地區(qū)的戰(zhàn)略布局特點和具體舉措進行分析。

1.1 美國：立法保障、制定戰(zhàn)略、優(yōu)先發(fā)展

美國是較早開展量子信息科學(xué)（Quantum Information Science，QIS）研究的國家之一，特別注重通過政府頂層設(shè)計推動QIS發(fā)展，經(jīng)過多年發(fā)展，已形成立法保障、制定專項戰(zhàn)略和優(yōu)先發(fā)展相互銜接配套的政策體系，如表2所示，多方位支撐QIS發(fā)展。

表2 美國量子戰(zhàn)略和專項計劃Tab.2 Quantum Strategies and Programs in the United States

一是頒布法案。2018年12月，美國《國家量子倡議法案》正式生效[4]，該法案既是美國統(tǒng)籌國內(nèi)力量推進QIS發(fā)展的法律基礎(chǔ)，也是美國謀求QIS及其技術(shù)應(yīng)用全球領(lǐng)導(dǎo)地位的戰(zhàn)略規(guī)劃。法案共有五大目標(biāo)：1）支持QIS研發(fā)、示范和應(yīng)用。2）加強聯(lián)邦政府QIS研發(fā)的跨部門規(guī)劃與協(xié)調(diào)。3）最大限度地發(fā)揮聯(lián)邦政府QIS研發(fā)和示范項目的效能。4）促進聯(lián)邦政府、聯(lián)邦實驗室、企業(yè)和大學(xué)之間的合作。5）促進QIS安全國際標(biāo)準(zhǔn)的制定。

二是制定QIS專項戰(zhàn)略。2020年2月，白宮國家量子協(xié)調(diào)辦公室發(fā)布《美國量子網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略遠(yuǎn)景》[5]，提出構(gòu)建世界首個量子互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)景目標(biāo)，明確未來五年和二十年量子網(wǎng)絡(luò)研發(fā)與應(yīng)用的目標(biāo)以及重點研究領(lǐng)域。2020年7月，DOE發(fā)布《從遠(yuǎn)距離糾纏到建設(shè)全國范圍的量子互聯(lián)網(wǎng)》報告[6]，規(guī)劃了美國第一個全國性量子互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略發(fā)展藍圖，提出需要重點關(guān)注的量子科技應(yīng)用領(lǐng)域、優(yōu)先研究方向，以及量子互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的階段目標(biāo)。2021年1月，國家科學(xué)技術(shù)委員會提出《量子網(wǎng)絡(luò)研究的協(xié)調(diào)方法》，確定了《美國量子網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略遠(yuǎn)景》中所提目標(biāo)的實現(xiàn)途徑，提出四項技術(shù)建議，包括：繼續(xù)研究量子網(wǎng)絡(luò)的用例；優(yōu)先考慮量子網(wǎng)絡(luò)的多用途核心組件；改善經(jīng)典功能以支持量子網(wǎng)絡(luò)；采用量子網(wǎng)絡(luò)測試平臺。同時提出加強量子網(wǎng)絡(luò)研發(fā)機構(gòu)間協(xié)調(diào)，制定量子網(wǎng)絡(luò)研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施時間表，促進量子網(wǎng)絡(luò)研發(fā)的國際合作。

三是近期綜合科技戰(zhàn)略將QIS作為優(yōu)先發(fā)展方向。無論聯(lián)邦政府層面還是機構(gòu)層面的科技發(fā)展戰(zhàn)略，其優(yōu)先發(fā)展事項中不乏QIS的身影。例如，2020年10月美國政府發(fā)布的《關(guān)鍵與新興技術(shù)國家戰(zhàn)略》[7]將QIS列為20項關(guān)鍵與新興技術(shù)之一。

1.2 歐盟：組織和成員國雙層發(fā)力

近年來，為在全球量子科技競爭中贏得主動，歐盟與歐洲主要國家積極布局，在組織和成員國兩個層面都出臺了一系列量子科技戰(zhàn)略。

在組織層面，歐盟牽頭制定泛歐洲的量子技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略。2020年3月，量子旗艦戰(zhàn)略咨詢委員會發(fā)布的報告《戰(zhàn)略研究議程》[8]對量子技術(shù)旗艦計劃[9]進行了細(xì)化，提出量子通信、量子計算、量子模擬，以及量子計量和傳感等領(lǐng)域的發(fā)展路線圖。

在成員國層面，法國和德國制定戰(zhàn)略謀劃未來量子科技發(fā)展。1）法國。2021年1月21日，法國宣布啟動量子技術(shù)國家戰(zhàn)略[10]，計劃5年內(nèi)投入18億歐元，其中10.5億歐元為國家公共資金，5.5億歐元為私營部門投資，2億歐元來自歐盟信貸，目標(biāo)包括：①掌握重點量子技術(shù)，包括量子加速器、模擬器和計算機，用于量子計算的商業(yè)軟件、傳感器和通信系統(tǒng)。②在量子計算領(lǐng)域，2023年實現(xiàn)全球第一臺通用量子計算原型機。③掌握量子關(guān)鍵工業(yè)技術(shù)。④成為低溫技術(shù)或量子激光技術(shù)的世界領(lǐng)導(dǎo)者之一。⑤在硅量子制備領(lǐng)域，成為全球第一個擁有硅-28完整工業(yè)生產(chǎn)鏈的國家。⑥加大對高水平青年人才培養(yǎng)與引進的投入力度，加強量子技術(shù)攻關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，營造有利于企業(yè)家創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和基礎(chǔ)科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)讓的政策環(huán)境。2）德國。2021年1月，德國聯(lián)邦教研部、財政部、經(jīng)濟事務(wù)和能源部組織大學(xué)、科研機構(gòu)和企業(yè)的專家制定了《量子計算路線圖》[11]，提出了實現(xiàn)量子計算機的行動建議，打造有競爭力的生態(tài)系統(tǒng)。2021年3月，聯(lián)邦教研部組織大學(xué)、科研機構(gòu)和企業(yè)的專家制定了《量子系統(tǒng)2030議程》[12]，為德國未來十年的量子系統(tǒng)發(fā)展制定計劃，確定了未來五個重點領(lǐng)域，包括量子計算與仿真，量子通信，量子測量技術(shù)和傳感器系統(tǒng)，集成量子平臺和使能技術(shù)，教育、培訓(xùn)、宣傳、合作與網(wǎng)絡(luò)。其中應(yīng)用量子計算機是保障未來技術(shù)領(lǐng)域的科研與工業(yè)競爭力以及技術(shù)主權(quán)的關(guān)鍵，為企業(yè)和研究機構(gòu)根據(jù)德國法律開發(fā)和測試與應(yīng)用程序相關(guān)的量子軟件、擴展量子技能提供了機會。2021年5月11日，德國教研部出臺兩項量子計算機資助計劃，預(yù)計在2025年前投資11億歐元。其中，“構(gòu)建量子計算機原型”計劃旨在開發(fā)量子計算機原型，以便在早期通過大量測試確定量子計算的優(yōu)缺點、系統(tǒng)性錯誤源以及不同技術(shù)方法的技術(shù)特征。計劃目標(biāo)是五年內(nèi)在德國建造一臺具有競爭力的量子計算機?！傲孔佑嬎銘?yīng)用網(wǎng)絡(luò)”計劃旨在使工業(yè)界和科研界的用戶能夠評估量子計算機在不同領(lǐng)域中的使用潛力。6月15日，德國弗勞恩霍夫協(xié)會正式推出歐洲第一臺應(yīng)用型量子計算機“Quantum System One”，該計算機有27個量子位，由弗勞恩霍夫協(xié)會與IBM公司合作打造，巴登符騰堡州政府計劃到2024年為該項目共投資4000萬歐元。

1.3 英國：戰(zhàn)略和計劃齊發(fā)，加速量子商業(yè)化

英國政府近年來積極提升量子技術(shù)的戰(zhàn)略地位，出臺量子國家戰(zhàn)略，制定了全面的國家量子計劃，旨在加快實現(xiàn)量子技術(shù)的商業(yè)化。

2019年，英國啟動《國家量子技術(shù)計劃》（National Quantum Technologies Programme，NQTP）第二階段（2020—2024年）[13]，通過英國工業(yè)戰(zhàn)略挑戰(zhàn)基金（Industrial Strategy Challenge Fund，ISCF）[14]投資約 3.6億歐元，支持量子新產(chǎn)品和技術(shù)的開發(fā)，加速量子技術(shù)商業(yè)化。ISCF的優(yōu)先事項具體包括，為合作研究和創(chuàng)新提供資金以支持量子產(chǎn)品和服務(wù)研發(fā)，支持行業(yè)主導(dǎo)的技術(shù)開發(fā)項目，支持量子行業(yè)創(chuàng)新要素和供應(yīng)鏈的研究，幫助量子初創(chuàng)企業(yè)等獲得風(fēng)險投資。此外，作為第二階段計劃的一部分，2020年9月，英國研究與創(chuàng)新署宣布投資9300萬英鎊建立國家量子計算中心[15]，主要使命是聯(lián)合國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研各方力量，快速推動量子計算科學(xué)的創(chuàng)新和應(yīng)用，填補量子計算研究和創(chuàng)新領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)空白，促進英國量子計算產(chǎn)業(yè)的增長，推動就業(yè)和創(chuàng)新。

實施NQTP計劃的同時，由英國量子技術(shù)戰(zhàn)略咨詢委員會起草的《國家量子技術(shù)戰(zhàn)略》于2015年3月發(fā)布，該戰(zhàn)略提出了未來30年英國量子技術(shù)商業(yè)化路線圖，中長期目標(biāo)包括：1）10年內(nèi)：完成低成本的氣體檢測及非破壞性的生物顯微鏡開發(fā)。2）5～10年：完成抗干擾GPS精度級水下導(dǎo)航，實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測、地震預(yù)測、民用工程地下設(shè)施及廢棄物探測等應(yīng)用。3）5～20年：實現(xiàn)心臟和大腦功能的醫(yī)療診斷的量子應(yīng)用。4）10～15年：實現(xiàn)無GPS的軍用車輛導(dǎo)航、更優(yōu)更安全的地下采礦導(dǎo)航、量子密碼保護的ATM機。5）10～20年：實現(xiàn)手機和汽車等個人使用或?qū)I(yè)導(dǎo)航設(shè)備開發(fā)，改進軍用光學(xué)及熱成像技術(shù)，實現(xiàn)針對重要問題的大型量子計算系統(tǒng)。6）20～30年：開發(fā)出解決復(fù)雜問題的個人量子計算系統(tǒng)和高性能、低功耗量子化協(xié)處理器。

2021年6月4日，英國商業(yè)、能源與產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部宣布與IBM合作，成立新的人工智能和量子計算中心——哈特里國家數(shù)字創(chuàng)新中心。雙方5年內(nèi)共同投資2.1億英磅，支持科研機構(gòu)和私營企業(yè)獲得尖端計算，打破使用新技術(shù)的實際障礙，提供設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的使用權(quán)，以促進創(chuàng)新。該中心將聘用60名科學(xué)家，提供培訓(xùn)和支持，為學(xué)生提供實踐機會。該中心將在材料、生命科學(xué)、環(huán)境和制造等領(lǐng)域開展跨學(xué)科合作。

1.4 日本：強調(diào)量子技術(shù)融合、賦能

2020年，日本發(fā)布《量子技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略》，提出技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略（量子計算、量子傳感、量子密碼學(xué)、通信和量子材料）、國際戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)與創(chuàng)新戰(zhàn)略、知識產(chǎn)權(quán)與國際標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略、人才戰(zhàn)略，重視量子理論體系和理論基礎(chǔ)、高級測量技術(shù)等基礎(chǔ)研究，強調(diào)量子技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)融合、綜合推進，將量子技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略與人工智能戰(zhàn)略、生物技術(shù)戰(zhàn)略相互融合、共同推進，實現(xiàn)生產(chǎn)革命、健康社會、國家和國民安全、安心等社會愿景。2020年6月，日本總務(wù)省設(shè)立了構(gòu)建全球量子密碼通信網(wǎng)絡(luò)的研究和開發(fā)項目，投入14.4億日元，期限為2020—2024年，旨在建立地面和衛(wèi)星系統(tǒng)結(jié)合的遠(yuǎn)距離量子密碼通信網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)衛(wèi)星通信中的量子密碼技術(shù)。

1.5 俄羅斯：建立國家量子實驗室，打造通用量子計算機

在《國家數(shù)字經(jīng)濟計劃》[16]框架下，2020年8月，俄羅斯聯(lián)邦政府?dāng)?shù)字發(fā)展和信息技術(shù)利用委員會批準(zhǔn)了由俄羅斯原子能集團公司牽頭制定的《量子計算發(fā)展路線圖》[17]，如表3所示。2020年11月，俄羅斯啟動了“國家量子實驗室”聯(lián)邦專項，建設(shè)國家量子實驗室，最主要的任務(wù)是研發(fā)量子計算機，將在2024年年底前推出30～100個量子比特的通用量子計算機。該實驗室由俄羅斯原子能集團公司牽頭，整合俄羅斯知名大學(xué)、科研機構(gòu)、金融機構(gòu)、高科技企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)在量子計算領(lǐng)域的力量和資源，首批參與成員單位包括莫斯科物理技術(shù)學(xué)院、俄羅斯科學(xué)院列別捷夫物理研究所、俄羅斯量子中心、俄羅斯國家研究型技術(shù)大學(xué)、俄羅斯高等經(jīng)濟學(xué)院、斯科爾科沃基金會。

表3 俄羅斯量子計算路線圖目標(biāo)Tab.3 The Objectives of Quantum Computing Roadmap in Russia

2 戰(zhàn)略協(xié)調(diào)與組織機制

2.1 建立頂層協(xié)調(diào)機制，統(tǒng)籌組織管理與研發(fā)

美國、歐盟等通過建立頂層協(xié)調(diào)機制，包括設(shè)立量子協(xié)調(diào)辦公室、量子信息科學(xué)小組委員會、量子科學(xué)對經(jīng)濟和安全的影響小組委員會等協(xié)調(diào)組織，提供戰(zhàn)略決策建議，指導(dǎo)和監(jiān)督量子相關(guān)計劃的實施以及評估量子科學(xué)對經(jīng)濟和安全的影響，統(tǒng)籌量子戰(zhàn)略規(guī)劃的管理與組織工作。

2.1.1 美國設(shè)立國家量子協(xié)調(diào)辦公室和專門委員會

美國設(shè)立國家量子協(xié)調(diào)辦公室和專門委員會（量子信息科學(xué)委員會、量子科學(xué)對經(jīng)濟安全影響委員會），貫徹實施《國家量子計劃法案》。

國家量子協(xié)調(diào)辦公室的主要職能包括：1）為小組委員會和咨詢委員會提供技術(shù)和行政支持。2）監(jiān)督該計劃法案的機構(gòu)間協(xié)調(diào)。3）作為聯(lián)邦民政部門、機關(guān)、行業(yè)、大學(xué)專業(yè)協(xié)會、州政府以及協(xié)調(diào)辦公室認(rèn)為適當(dāng)?shù)钠渌藛T之間進行民用QIS和技術(shù)活動的中心聯(lián)絡(luò)點。4）確保量子研究和教育中心、國家量子信息科學(xué)研究中心與企業(yè)之間的協(xié)調(diào)。5）進行公眾宣傳，包括傳播咨詢委員會的調(diào)查結(jié)果和建議。6）促進獲取和盡早應(yīng)用該計劃中產(chǎn)生的技術(shù)、創(chuàng)新和專業(yè)知識。7）通過適當(dāng)?shù)牧鞒蹋龠M由工業(yè)、大學(xué)和聯(lián)邦實驗室開發(fā)的現(xiàn)有量子計算和通信系統(tǒng)向普通用戶開放訪問，以尋求發(fā)現(xiàn)量子系統(tǒng)的新應(yīng)用。辦公室主任由科學(xué)技術(shù)政策辦公室與商務(wù)部長、國家科學(xué)基金會（National Science Foundation，NSF）和DOE協(xié)商后任命，由聯(lián)邦雇員組成。2020年10月，量子協(xié)調(diào)辦公室發(fā)布《量子前沿報告》報告，概述了政府、私營部門和學(xué)術(shù)界推動突破性的研發(fā)需要探索的八個前沿優(yōu)先領(lǐng)域。

量子信息科學(xué)委員會的主要職能是協(xié)調(diào)聯(lián)邦部門的研發(fā)活動。該委員會由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）、NSF、DOE、白宮科技政策辦公室（Office of Science and Technology Policy，OSTP）共同主持，其他成員單位包括國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）、國防部（Department of Defense，DOD）、國家情報總監(jiān)辦公室、管理和預(yù)算辦公室、國立衛(wèi)生研究院、國家安全局、農(nóng)業(yè)部、專利商標(biāo)局。委員會的具體職責(zé)包括：1）協(xié)調(diào)QIS和技術(shù)研究，國際標(biāo)準(zhǔn)制定和使用的信息共享以及聯(lián)邦機構(gòu)的教育活動和計劃。2）確定計劃的目標(biāo)和優(yōu)先事項。3）評估并推薦支持該計劃的聯(lián)邦基礎(chǔ)設(shè)施需求。4）評估美國QIS人才的地位、發(fā)展和多樣性。5）評估QIS研究工作的全球前景。6）評估國際合作機會。7）向管理和預(yù)算辦公室建議該計劃的跨機構(gòu)預(yù)算協(xié)調(diào)。此外，小組委員會負(fù)責(zé)制定五年戰(zhàn)略計劃，并向總統(tǒng)、咨詢委員會和國會有關(guān)委員會提交年度計劃預(yù)算報告，包含每個聯(lián)邦部門和機構(gòu)當(dāng)前計劃和下一財年計劃的預(yù)算。

量子科學(xué)對經(jīng)濟安全影響小組委員會的主要職能是從國家安全視角確保各機構(gòu)評估QIS的經(jīng)濟和安全影響。該委員會由OSTP、DOD、DOE和國家安全局共同主持，并與國家科學(xué)技術(shù)委員會其他小組委員會進行協(xié)調(diào)，以充分評估QIS中基礎(chǔ)研究、開發(fā)以及衍生技術(shù)對經(jīng)濟和國家安全的影響。

2.1.2 歐盟設(shè)立量子旗艦計劃協(xié)調(diào)辦公室

歐盟量子旗艦計劃通過設(shè)立旗艦計劃協(xié)調(diào)辦公室（Flagship Coordination Office，F(xiàn)CO），實施協(xié)調(diào)支持行動（Coordination Support Action，CSA）[18]，確保量子旗艦計劃項目之間的高效協(xié)調(diào)與合作。

FCO的主要職責(zé)包括：負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)對量子技術(shù)社區(qū)的網(wǎng)絡(luò)化和范圍擴展，量子技術(shù)社區(qū)包括企業(yè)、研究所、大學(xué)和其他量子領(lǐng)域的活躍組織；協(xié)調(diào)知識產(chǎn)權(quán)管理、標(biāo)準(zhǔn)制定和測試工作；負(fù)責(zé)量子技術(shù)旗艦計劃的宣傳、傳播和推廣工作，例如，運營一站式服務(wù)網(wǎng)站、負(fù)責(zé)量子技術(shù)旗艦計劃社交媒體宣傳；負(fù)責(zé)組織研討會、教育培訓(xùn)活動；支持指導(dǎo)委員會后勤工作；支持并組織國際合作活動；負(fù)責(zé)與歐盟、成員國、地區(qū)、跨國量子技術(shù)項目的對接。

同時，F(xiàn)CO還負(fù)責(zé)為歐盟量子技術(shù)旗艦計劃的其它管理主體，如科學(xué)與工程委員會（Science and Engineering Board，SEB）、指 導(dǎo) 委 員 會（Steering Board，SB），提供關(guān)鍵績效指標(biāo)、項目成果、量子研發(fā)界對量子技術(shù)旗艦計劃戰(zhàn)略科研議程的反饋等數(shù)據(jù)及分析支持；負(fù)責(zé)提出量子技術(shù)旗艦計劃科研創(chuàng)新活動的相關(guān)基準(zhǔn)指標(biāo)，用于同其他國家或國際層面的量子計劃進行對比。

此外，2017年，負(fù)責(zé)監(jiān)督指導(dǎo)歐盟量子技術(shù)旗艦計劃的高級督導(dǎo)委員會發(fā)布報告，建議SEB委員會應(yīng)負(fù)責(zé)量子旗艦計劃資助的不同項目之間的協(xié)調(diào)，例如協(xié)調(diào)組織不同項目聯(lián)合開發(fā)共性技術(shù)、共享基礎(chǔ)設(shè)施等。

2.2 政府機構(gòu)分工明確，各司其職

2.2.1 美國

美國聯(lián)邦政府機構(gòu)NSF、DOE、NIST積極響應(yīng)《國家量子計劃法案》，明確分工與協(xié)作，共同推動法案的落實。

NSF側(cè)重量子基礎(chǔ)和跨學(xué)科研究，支持量子科技教育和人才培養(yǎng)。在基礎(chǔ)和跨學(xué)科研究方面，通過制定量子飛躍挑戰(zhàn)研究所計劃，支持大規(guī)?？鐚W(xué)科研究，推動QIS和工程學(xué)的前沿研究，2020年資助了科羅拉多大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)香檳分校、加州大學(xué)伯克利分校三所研究機構(gòu)，形成16個核心學(xué)術(shù)機構(gòu)、8個國家實驗室和22個行業(yè)合作伙伴研究關(guān)系。通過設(shè)立量子思想孵化器項目，推動量子系統(tǒng)變革發(fā)展計劃，為跨學(xué)科團隊提供支持，探索具有潛在變革性的研究。在支持教育和人才培養(yǎng)方面，通過設(shè)立Q2Work計劃，支持教育人員與學(xué)習(xí)人員的研究與學(xué)習(xí)。制定量子計算和信息科學(xué)研究員計劃，提高學(xué)術(shù)研究能力，幫助大學(xué)聘請計算機系教授從事量子計算和通信研究。

DOE負(fù)責(zé)物理科學(xué)基礎(chǔ)研究和綜合設(shè)施和國家量子信息科學(xué)中心建設(shè)。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，DOE在關(guān)鍵領(lǐng)域如先進科學(xué)計算、生物和環(huán)境、基礎(chǔ)能源、聚變能源、高能物理和核物理等，促進新型量子材料和量子糾纏的研究，提供量子平臺設(shè)施進行新技術(shù)測試。在量子科學(xué)中心建設(shè)方面，建立5個國家量子信息科學(xué)中心，旨在加強基礎(chǔ)研究，加速量子科學(xué)和技術(shù)的突破，共有11個DOE國家實驗室、39個研究機構(gòu)和14家公司共同參與量子中心的建設(shè)。

NIST負(fù)責(zé)發(fā)展未來量子商業(yè)所需的量子計量技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，促進技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。在量子計量和標(biāo)準(zhǔn)制定方面，NIST通過國際合作開展量子計量和標(biāo)準(zhǔn)制定工作。在促進技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化方面，2018年NIST發(fā)起量子經(jīng)濟發(fā)展聯(lián)盟，建立未來量子經(jīng)濟供應(yīng)鏈，協(xié)調(diào)聯(lián)邦、學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)伙伴之間的資源，確定填補研究或基礎(chǔ)設(shè)施空白的技術(shù)解決方案，突出用例和重大挑戰(zhàn)。通過合作研究與開發(fā)協(xié)議與企業(yè)開展合作，促進NIST實驗室技術(shù)的轉(zhuǎn)讓。

2.2.2 英國

英國工程和物理科學(xué)研究理事會（Engineering and Physical Sciences Research Council，EPSRC）、創(chuàng)新署、國防部、國家物理實驗室（National Physical Laboratory，NPL）等多個政府機構(gòu)，協(xié)調(diào)推進英國量子技術(shù)計劃的整體實施[19]。

EPSRC負(fù)責(zé)支持量子技術(shù)中心和人才隊伍建設(shè)。投資1.2億英鎊建立4個量子技術(shù)中心，并在全國建立了3個量子技術(shù)博士培訓(xùn)中心和3個量子系統(tǒng)工程培訓(xùn)和技能中心。投資1650萬英鎊，支持量子技術(shù)人才計劃，共支持14個專家團隊。

創(chuàng)新署負(fù)責(zé)支持企業(yè)主導(dǎo)以及企業(yè)與高校合作的研發(fā)項目。支持行業(yè)主導(dǎo)的可行性研究、合作研究和開發(fā)項目、建立跨部門的量子技術(shù)特別興趣小組，探索量子市場機會，在英國國內(nèi)建立供應(yīng)鏈。

國防部與國防科學(xué)技術(shù)實驗室負(fù)責(zé)支持量子技術(shù)演示項目，投資3000萬英鎊用于重力成像和量子導(dǎo)航領(lǐng)域的演示。

NPL負(fù)責(zé)建設(shè)量子計量研究所。NPL隸屬英國商業(yè)、能源和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部，負(fù)責(zé)建設(shè)的量子計量研究所將為英國提供開發(fā)量子技術(shù)所需的測量專業(yè)知識和設(shè)施。

EPSRC、創(chuàng)新署、國防部科學(xué)與技術(shù)實驗室、NPL等機構(gòu)之間建立了中心對話模式，確保各機構(gòu)廣泛深入的參與。由量子研究中心組成的量子技術(shù)全國網(wǎng)絡(luò)，將共同促進技術(shù)發(fā)展，推動工業(yè)項目實施，為對量子技術(shù)感興趣的企業(yè)提供便捷的溝通和合作渠道。

3 美英量子研究機構(gòu)

美國和英國成立量子研究機構(gòu)，開展基礎(chǔ)和跨學(xué)科研究，加速Q(mào)IS的研究與創(chuàng)新，引領(lǐng)QIS發(fā)展方向，促進量子技術(shù)的應(yīng)用。

3.1 美國：重視基礎(chǔ)和跨學(xué)科研究

3.1.1 量子信息科學(xué)研究中心

2020年8月，DOE宣布將在未來5年內(nèi)建設(shè)5家量子信息科學(xué)研究中心[20]，這些中心與DOE的核心研究相結(jié)合，促進QIS生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，作為促進未來關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、支持地方經(jīng)濟增長和培養(yǎng)美國下一代勞動力的國家量子研發(fā)樞紐。這5家中心由阿貢、布魯克海文、費米、橡樹嶺和勞倫斯伯克利等DOE國家實驗室團隊領(lǐng)導(dǎo)，每個中心都包含一個融合多個科學(xué)與工程學(xué)科、多個研究機構(gòu)的研究團隊，每年將獲得1000萬～2500萬美元的資助，為期5年，私營部門和學(xué)術(shù)界還將為這些中心提供3億美元的額外支持。此外，各中心無縫整合科技創(chuàng)新鏈，加快QIS研發(fā)進程，促進技術(shù)轉(zhuǎn)移，打造未來量子勞動力。創(chuàng)新鏈分為應(yīng)用、原型、系統(tǒng)、設(shè)備和基礎(chǔ)科學(xué)五個層次，每個中心必須處理和整合至少三個上述層次的創(chuàng)新鏈，并且必須在共同設(shè)計框架中融合基礎(chǔ)研究、工程和技術(shù)開發(fā)。例如阿貢國家實驗室QNEXT領(lǐng)導(dǎo)下一代量子科學(xué)與工程研究中心，創(chuàng)建量子互聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)，建立國家代工廠，展示通信鏈接、傳感器網(wǎng)絡(luò)和模擬測試平臺，以支持科學(xué)創(chuàng)新，此外，該中心還通過建立國家量子設(shè)備數(shù)據(jù)庫來創(chuàng)建量子標(biāo)準(zhǔn)，并將工業(yè)嵌入其運營的各個方面激勵初創(chuàng)企業(yè)，來為量子技術(shù)的實際商業(yè)化提供途徑。費米國家加速器實驗室領(lǐng)導(dǎo)超導(dǎo)量子材料與系統(tǒng)中心，其基礎(chǔ)研究任務(wù)是在超導(dǎo)2D和3D設(shè)備中的退相干機制方面取得變革性進展，構(gòu)建和部署用于計算和傳感的卓越量子系統(tǒng)，此外，該中心還將提供代工和量子測試平臺，為量子生態(tài)系統(tǒng)中的材料、物理、算法和模擬研究提供服務(wù)。除打造科技創(chuàng)新鏈外，每個中心還將發(fā)揮一些其他重要作用，包括產(chǎn)生重大的國家影響、應(yīng)對重大的跨領(lǐng)域挑戰(zhàn)、打造QIS生態(tài)系統(tǒng)、由多個學(xué)科專家團隊領(lǐng)導(dǎo)、實現(xiàn)跨科學(xué)和工程學(xué)科的協(xié)作管理結(jié)構(gòu)、制定結(jié)構(gòu)合理的計劃和指標(biāo)。

3.1.2 量子飛躍挑戰(zhàn)研究所

2020年7月21日，OSTP與 NSF投入7500萬美元建立三個量子飛躍挑戰(zhàn)研究所（Quantum Leap Challenge Institutes，QLCI）[21]，加強高保真網(wǎng)絡(luò)和量子感測領(lǐng)域的研究與開發(fā)，有針對性地解決基礎(chǔ)研究問題，來應(yīng)對量子計算在未來五年中面臨的挑戰(zhàn)，滿足量子計算機之間對通信網(wǎng)絡(luò)的需求。此外，這些研究所還將通過合作、網(wǎng)絡(luò)、研討會或其他方式吸引不同學(xué)科的人才，組建跨學(xué)科研究團隊，幫助政府建立量子技術(shù)的人才隊伍。QLCI是NSF量子飛躍的核心，是NSF推進QIS的關(guān)鍵舉措，來響應(yīng)《國家量子倡議法案》。截至2021年3月6日，NSF網(wǎng)站共公布了11個量子飛躍研究所計劃，均由美國大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)。科羅拉多大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)利用相關(guān)的量子狀態(tài)增強傳感和分布QLCI，研發(fā)可精密測量的量子傳感器。伊利諾伊大學(xué)厄巴納香檳分校領(lǐng)導(dǎo)混合量子體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)QLCI，構(gòu)建小型量子處理器的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并測試其實際應(yīng)用的功能。加州大學(xué)伯克利分校領(lǐng)導(dǎo)當(dāng)前和未來量子計算QLCI，設(shè)計先進的大型量子計算機，為當(dāng)前和未來的量子計算平臺開發(fā)高效的算法，并最終證明量子計算機優(yōu)于經(jīng)典計算機。這些研究所由16個核心學(xué)術(shù)機構(gòu)，8個國家實驗室和22個行業(yè)合作伙伴組成的相互關(guān)聯(lián)的研究社區(qū)，通過整合多個學(xué)科和部門的理念和資源，建立可持續(xù)的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。除了作為研究中心，這些研究所還將側(cè)重于培訓(xùn)和教育的多元化發(fā)展，確保美國擁有量子就緒的勞動力，并將為從小學(xué)到專業(yè)人士的所有教育水平的學(xué)生和教師開發(fā)新的面對面和在線的量子課程。

3.2 英國：推動量子技術(shù)應(yīng)用

3.2.1 以大學(xué)主導(dǎo)建立量子技術(shù)中心

在NQTP計劃的第一階段，EPSRC通過在五年內(nèi)對四個中心投資1.2億歐元，資助建設(shè)全國量子技術(shù)中心網(wǎng)絡(luò)，利用英國在量子科學(xué)方面的優(yōu)勢，將其轉(zhuǎn)化為量子技術(shù)。作為對NQTP第二階段投資的一部分，EPSRC計劃在五年內(nèi)為四個中心投資9400萬英鎊，以保持英國通過NQTP在量子技術(shù)方面建立的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位。四個中心分別是：1）量子增強成像中心，由格拉斯哥大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，開發(fā)量子成像技術(shù)，用于幫助緊急服務(wù)在開始救援嘗試之前獲得更準(zhǔn)確、實時和高質(zhì)量的圖像，穿透暴風(fēng)雪、遍及各個角落進行觀察，繪制地下隱藏的災(zāi)害。2）量子計算和模擬中心，由牛津大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，專注于量子計算機，可以輕松解決目前最先進的超級計算機無法解決的復(fù)雜問題。3）量子傳感和計量中心，由伯明翰大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，將通過精確繪制密度和距離，徹底改變采礦和挖掘過程。4）量子通信中心，由約克大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，正在開發(fā)安全通信方法，以保證金融交易和數(shù)據(jù)傳輸免受攔截。

3.2.2 新建國家量子計算中心

在NQTP計劃的第二階段，英國計劃五年內(nèi)投入9300萬英鎊在哈威爾校園內(nèi)建立國家量子計算中心，目標(biāo)是成為英國量子計算領(lǐng)域的主要參與者，負(fù)責(zé)解決將技術(shù)引入市場和促進經(jīng)濟的量子挑戰(zhàn)，主要包括：1）國家量子計算中心負(fù)責(zé)提供開發(fā)實用、可擴展量子計算機的基礎(chǔ)技術(shù)所需的設(shè)備（嘈雜中型量子演示器硬件平臺）和專業(yè)知識（高性能、可擴展的量子位技術(shù)），負(fù)責(zé)開發(fā)量子軟件，相關(guān)企業(yè)能夠利用這些設(shè)備和專業(yè)知識獲得競爭優(yōu)勢。2）解決實現(xiàn)量子技術(shù)商業(yè)化的量子挑戰(zhàn)，開發(fā)面向容錯的通用量子計算路線圖和體系結(jié)構(gòu)。3）打造包括博士培訓(xùn)中心在內(nèi)的新培訓(xùn)和技能，激勵專業(yè)人員從事量子技術(shù)相關(guān)的職業(yè)。

4 中國量子科技發(fā)展現(xiàn)狀

為搶占量子科技的制高點，中國已將量子科技提升至國家戰(zhàn)略高度。近年來中國出臺了一系列相關(guān)政策，并逐步加大支持。在“十三五”國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃中，中國將量子信息技術(shù)作為體現(xiàn)國家戰(zhàn)略意志的重大科技項目之一。2016年國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略將量子信息技術(shù)列入發(fā)展引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術(shù)。中國2016年設(shè)立了量子調(diào)控與量子信息重點專項，2020年圍繞關(guān)聯(lián)電子體系和量子通信兩方面繼續(xù)部署項目。2017年，中國通過“十三五”科技軍民融合發(fā)展專項規(guī)劃推動了包括量子計算在內(nèi)的新一輪軍民融合重大科技項目論證與實施。2019年12月中共中央、國務(wù)院發(fā)布的《長江三角洲區(qū)域一體化發(fā)展規(guī)劃綱要》中提出加快量子通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展，統(tǒng)籌布局和規(guī)劃建設(shè)量子保密通信干線網(wǎng)，實現(xiàn)與國家廣域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)無縫對接，開展量子通信應(yīng)用試點。2020年10月，中共中央政治局就量子科技研究和應(yīng)用前景舉行第二十四次集體學(xué)習(xí)，中共中央總書記習(xí)近平強調(diào)要充分認(rèn)識推動量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性，加強量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，把握大趨勢，下好先手棋。然而，目前中國尚未在國家層面制定量子科技戰(zhàn)略規(guī)劃，需要加強頂層設(shè)計和前瞻布局，未來發(fā)展道路挑戰(zhàn)與機遇并存。

在量子研究機構(gòu)層面，中國成立了多個量子創(chuàng)新研究單元。中國科學(xué)院成立了量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院，按照國家實驗室的體制機制和運行模式進行建設(shè)。中國科學(xué)院與阿里巴巴聯(lián)合建立量子計算機實驗室，促進與企業(yè)合作，與上海市政府合作共建上海量子科學(xué)研究中心，聯(lián)合高校與北京市政府共建北京量子信息科學(xué)研究院，增強集聚輻射能力，加快集聚海內(nèi)外頂尖創(chuàng)新人才和團隊，強化跨學(xué)科、跨領(lǐng)域協(xié)同合作。中國對量子信息技術(shù)的基礎(chǔ)研究、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)培育一直高度重視，通過自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃和戰(zhàn)略先導(dǎo)專項等科技項目，對量子信息基礎(chǔ)科研應(yīng)用探索進行支持。

5 對中國量子科技發(fā)展的啟示與建議

5.1 制定專項戰(zhàn)略計劃，優(yōu)化統(tǒng)籌管理機制

建議中國制定量子科技專項戰(zhàn)略和計劃，強化頂層設(shè)計，優(yōu)化統(tǒng)籌管理，全面推動量子科技基礎(chǔ)研究、技術(shù)攻關(guān)、設(shè)備研制和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等工作，在整體戰(zhàn)略和計劃的指導(dǎo)下，加強跨部門的規(guī)劃與協(xié)調(diào)，促進政府、科研機構(gòu)與大學(xué)之間的合作，主導(dǎo)制定相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)工作，加速量子技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用在戰(zhàn)略計劃的統(tǒng)籌管理方面，中國可發(fā)揮體制優(yōu)勢，設(shè)立科學(xué)委員會、協(xié)調(diào)委員會、指導(dǎo)委員會等組織統(tǒng)籌推進和監(jiān)督量子戰(zhàn)略計劃的實施。

在專項戰(zhàn)略方面，構(gòu)建量子互聯(lián)網(wǎng)已成為歐美國家未來量子科技發(fā)展的遠(yuǎn)景目標(biāo)，并上升至國家戰(zhàn)略地位，將實現(xiàn)量子計算機、量子模擬器和量子傳感器等相互連接。建議中國進一步針對量子互聯(lián)網(wǎng)制定相關(guān)戰(zhàn)略，發(fā)揮中國在量子通信領(lǐng)域的國際領(lǐng)先優(yōu)勢，乘勢而上，加快量子互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)步伐，搶占量子互聯(lián)網(wǎng)制高點。在重點城市加強量子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和量子衛(wèi)星布局，率先建成全球化的廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)。在技術(shù)戰(zhàn)略層面，加快量子中繼器、天基中繼站點、量子儲存、量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)關(guān)鍵器件、量子通信廣域組網(wǎng)等技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，重視技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。

5.2 積極推進量子聯(lián)盟，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

量子科技的顛覆性影響主要體現(xiàn)在其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，因此構(gòu)建量子產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是各國政府發(fā)展量子戰(zhàn)略的終極目標(biāo)，成立量子聯(lián)盟是構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的重要手段。我國目前成立了若干個量子科技聯(lián)盟，包括中國量子通信產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、本源量子計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、量子計算生物化學(xué)行業(yè)應(yīng)用生態(tài)聯(lián)盟等。但與國外量子聯(lián)盟相比，中國量子聯(lián)盟未能充分發(fā)揮各成員的優(yōu)勢和作用，成員間協(xié)同創(chuàng)新合作度不高。政府牽頭并積極聯(lián)合學(xué)術(shù)界、科研界、產(chǎn)業(yè)界，共同組建量子聯(lián)盟，加強學(xué)術(shù)交流，共同確定QIS未來發(fā)展中的關(guān)鍵問題和重大挑戰(zhàn)。大學(xué)和科研機構(gòu)應(yīng)充分發(fā)揮引領(lǐng)性作用，一方面強化量子基礎(chǔ)性研究、跨學(xué)科研究、前沿性研究，產(chǎn)出更多原創(chuàng)性創(chuàng)新成果；另一方面以產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的關(guān)鍵問題和重大挑戰(zhàn)的技術(shù)創(chuàng)新需求為牽引，開展產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)，將基礎(chǔ)研究與市場應(yīng)用融合，為量子科技的商業(yè)化創(chuàng)建量子互聯(lián)的生態(tài)系統(tǒng)。

5.3 加強量子學(xué)科建設(shè)，培育量子專業(yè)人才

加強高校在量子計算、量子通信、量子傳感和量子測量等方向的學(xué)科布局，設(shè)立量子碩士和博士專業(yè)，培養(yǎng)本土高端技術(shù)人才，注重QIS與其他學(xué)科的融合發(fā)展，打造專業(yè)復(fù)合型人才，通過合作、網(wǎng)絡(luò)、研討會或其他方式吸引不同學(xué)科的人才。此外，建議開設(shè)量子科學(xué)專業(yè)知識普及課程，加強培訓(xùn)和教育的多元化發(fā)展，為從小學(xué)開始到高中、大學(xué)所有教育階段的學(xué)生和教師開發(fā)新的量子課程，為潛在量子后備軍教授量子科技的專業(yè)知識。