推动我国量子信息领域国际化融合 打开前沿科技新疆域

来源：中国科协创新战略研究院《创新研究报告》

第23期（总第518期）2022-7-19

【按】

量子信息技术突破了经典技术的物理极限，也开拓了信息技术发展的新方向，标志着人类社会将迈进到量子信息技术的新时代。量子信息领域科技创新将对国际战略竞争、国家安全和未来产业带来重大影响，成为国际科技竞争的关键节点。以美国为主的科技强国正加强战略布局，加速量子信息技术发展。当前，我国正加大量子信息领域的科技战略和产业布局，并在量子通信及量子计算等子领域跻身核心位置，但仍与美国存在一定差距。中国科协创新战略研究院前沿科技产业相关课题组持续跟踪我国量子信息领域未来发展，对国际量子信息竞争态势及我面临挑战等问题进行研究。

一、量子信息成为全球各国争相抢占的前沿科技战略要点

世界各国持续发力深化国际合作，全球量子信息合作网络初步形成

近年来，以美国为首的科技强国不断扩大国家间合作覆盖面，量子信息成为国际交流的热门资源。 2019年美国分别与日本、英国、澳大利亚达成量子信息领域合作盟约，2022年合作国家扩展至芬兰、瑞典； G7峰会上美国、英国、日本、加拿大、意大利、比利时和奥地利七国达成基于卫星的量子加密网络“联邦量子系统”（FQS）开发合作； 加拿大与英国开展关于量子卫星的新合作项目，为跨大西洋量子通信建立关键的卫星链路； 英国、澳大利亚联合太空桥（Space Bridge）计划首批投资于空间量子技术等领域； 法国与荷兰签署加强量子技术双边合作的谅解备忘录； 印度后起发力，今年与美国、芬兰、以色列密切联系以期达成量子信息合作网络。

量子信息成为世界各国政策布局热点

欧美各国为加速发展量子信息科研，实现技术突破，储备本国科技力量，与产业界共同推动研究和应用落地，从国家层面不断加大政策扶持力度。 美国2021年新增《量子网络基础设施法案》《科学技术量子用户扩展法案》，推进本国以量子为中心的基础设施发展； 加拿大、法国、奥地利、以色列、荷兰、西班牙等国纷纷推进国家量子计划落地成形，建设量子国家总部、量子中心。 北非国家突尼斯也启动量子网络项目QUANTUN以联合本国量子物理和量子信息领域的研究人员，为非洲大陆的第二次量子革命做出贡献。 亚洲各国政策扶持力度不落于欧美，日本政府正式制定“发展量子技术和人工智能”新战略，新加坡推动量子工程计划（QEP）技术的试验，韩国建立量子工业中心。 我国高度重视和大力支持量子信息领域的基础研究、科学实验、网络建设和示范应用。 2021年量子信息等前沿技术发展被写进《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，此后北京、安徽、广东、上海、山东等21个省市在地方“十四五”科技与信息技术产业发展规划中，对量子信息领域基础科研、应用探索和产业培育等方面做出具体部署，提供政策引导与项目支持。

加强政产学研用在量子信息领域的协同创新正逐步形成新趋势

美国2018年率先通过《国家量子倡议（NQI）》法案，授权美国国家标准与技术研究所（NIST）牵头组建美国量子经济发展联盟（QED-C）以期在其国内建立量子技术产业及相关供应链，联盟包含高校、研究机构、国家实验室、科技企业、军工企业和众多初创公司在内各类型成员176家。 2021年世界各国全面推动国内联盟化组织创立，以加快量子信息领域技术创新、实现成果转化以及推进其技术商业化进程。 欧盟多国量子信息领域初创企业、研究机构和各领域行业企业在量子旗舰计划支持下成立欧洲量子产业联盟（QuIC）； 加拿大成立含24家企业的量子工业联盟（QIC）； 德国西门子、默克、SAP等10家大型企业联合成立量子技术与应用联盟（QUTAC）； 日本日本电气股份有限公司（NEC）、东芝、丰田等24家大型财团企业组建量子科技新产业创造委员会（Q-STAR），涉及通信、汽车、保险、金融和化学等行业。

量子信息领域科研方向加速发展，技术创新活跃

其中，量子计算子领域研究上升趋势明显，美国在量子计算前沿研究处于领先地位，学术论文发表量和研究机构数量位列全球第一，我国紧随其后。 我国在量子密钥子领域发表论文量位列第一，欧洲研究也较为活跃。 量子测量子领域，美国科研机构发文量位列第一，中、德、日、英等国紧随其后。 除高校科研机构外，IBM、Google和东芝等大型企业，在量子信息学术论文发表方面也处于前列。 量子信息领域技术应用方面，近十年量子计算子领域关注度上升最快，尽管距离量子计算机实用化还有一段距离，但科技巨头对知识产权已开展前瞻布局，美国在量子计算子领域专利总量和申请时间上占有优势，我国专利申请数量持续上升，增速较快。 但值得注意的是，相比于美国、日本以及欧洲等国，我国更多专利申请来自高校和科研机构。

二、我国量子信息领域发展面临的挑战

我国量子信息领域国际合作在科学研究层面集中迅猛发展，但国家层面合作尚未开拓

据统计，2011-2020年量子信息领域我国国际合作论文占我国总发文量（27，395篇）的30.50%。 2017年至今，我国量子信息领域年度国际合作发文量已赶超美国，位居全球第一，我国科技人员对外合作的国家和地区超过200个，日本、韩国、新加坡等国是我国科技人员的主要合作国，中国科学院、中国科学技术大学、清华大学、北京大学等高校占据发文量前10名。 当下，欧美等国纷纷通过取长补短、强强联合等方式在量子信息领域共同制定科技发展规划，在科研开发、培育人才、基础设施与数据共享等方面全面开展政府层面战略合作，合作频繁，覆盖面广。 但受限于国际形势等因素，我国量子信息领域国际合作仍集中在高校及科研院所间，多以与国外相关科研院所或特定科学家进行科研项目合作、学术交流方式实现。

我国在量子信息领域发展居于世界前列，面临以美国为首发达国家的竞争

美国在量子计算和量子传感两个子领域处于领先地位，特别是在量子计算的主要方法技术上展现出性能优势，欧洲则在量子传感子领域居于世界前列。 我国虽然起步较晚，但在量子通信子领域目前处于领先地位，在量子计算子领域中超导透射量子比特（transmon qubit）最新研究成果比肩美国，子领域强势崛起也使得以美国为首的科技强国多方渗透制衡我国发展。 美国意图确保量子信息领域的技术优势，出台《美国创新与竞争法案》，并将我国八家公司和实验室列入其投资黑名单，限制对我国的出口。 日本为促进与美国在量子信息等领域的联合研究，限制外国研究人员参与，严格要求高校研究人员在申请公共基金时报告任何来自国外和其他外部来源的财政贡献，以加强对敏感技术的控制。

我国在量子信息领域研发主要依靠科研院所，企业参与程度尚显不足

由于量子信息领域技术研发潜在的巨大科研价值和商业价值，以谷歌、IBM、英特尔为代表的国际科技企业巨头依托美国科研院所学术优势已布局多年，并取得诸多前瞻性成果。 近年来，阿里巴巴、百度、华为等国内商业巨头先后成立实验室，扩大量子信息领域布局，但在成果研发上与国际龙头企业还存在一定差距； 以中国电信、中国联通、中国移动为代表的国有企业则多通过与私营企业合作模式推动量子通信子领域产品化、产业化。 美国兰德公司报告显示，截止2021年10月，从事量子信息领域的美国企业共182家，科研成果占全美总量的8%，企业和大学实验室在学术期刊上的文献合作程度较高； 我国从事量子信息领域的企业仅13家，研发产出前20名的机构均为高校和科研院所。 国内企业在研发中发挥作用较小，研究机构和企业之间合作交流有限，缺乏稳定沟通合作平台与机制，难以推动产学研在量子信息领域联合创新。

专业学科基础人才储备不足，高水平科研人员和工程研发人才紧缺

全球各国都面临同样的量子信息领域人才储备问题。 美国和欧洲一些国家都将量子信息教学发展列入到国家计划中。 无论是2016年的欧盟《量子宣言》、2018年德国联邦量子计划，还是2018年9月美国白宫出台的《国家量子信息科学战略概览》，均提出教育要从娃娃抓起，为在未来拥有一支量子信息科学的人才大军，应从早期开始部署，形成由小学至高中、大学完善的教育体系。

目前我国量子信息科学后备人才培养体系较为单一，主要集中于中国科学技术大学、清华大学、浙江大学等高校硕博研究生，量子信息领军企业中专业人才比重不高，以国科量子公司为例，除顶级科研人员外，其研发人员和工程技术人员占比仅50%左右。而我国量子信息人才教育布局刚刚起步，2020年量子信息正式纳入我国高等学校基础学科，2021年中国科学技术大学获批新设立量子信息科学本科专业和量子科学与技术博士学位点，人才培养起步晚，现今无法及时填补我国量子信息成熟人才的缺口。

三、对策建议

逐步拓展国家层面国际合作空间

在持续扩大我国与欧美国家合作规模的同时，与经济发展态势良好的亚非拉国家发展合作。 加强政府层面协商，推动中美基础研究领域科学家联合发声，稳住中美现有合作规模。 随着中美关系不确定因素增加，欧洲成为继美国之后与我国最大合作方，拓展平等互利的中欧双边合作，推动中欧量子信息领域优势科研院所交流合作，开展联合攻关，互惠共利； 稳步提升与日韩、新加坡及其他亚非拉国家的合作，依托“一带一路”开发如印度、以色列、巴西、土耳其、阿拉伯、墨西哥等潜在伙伴，形成覆盖美欧亚等世界多国的合作伙伴网，占据量子信息全球合作网络核心阵地。

积极推动量子信息领域产学研协同发展

加强学术产业交流，依托联盟和学会等平台，组织开展应用探索、产业需求、供应链建设等方面深入交流，探索科研、工程和产业各领域的分工合作协同机制，将科研院所、政府机构和企业紧密联系在一起形成产业化合力。 推动建立国际研发中心、校企共建产业园区，设立有实质合作内容的联合研发中心或联合实验室，贯通与全球顶尖企业的研发合作。 增强我国企业在技术研发和推广阶段国际化意识，强化部署全球研发力量及优势技术推广，学习和吸收以华为公司为代表的国际化经验。

完善人才培养和机制，培育专业型人才，共建国际人才融合“生态系统”

• 在整体规划方面，加强“产业链”“创新链”和“人才培养链”的协调统一。
  

• 在吸引国际人才政策方面，依托《外国人才签证制度实施办法》等国家相关办法，持续简化和优化外籍人才的引进通道；持续跟踪我国海外人才信息，研究新形势下国际人才流动规律，为精准引才引智提供依据。

• 在专业型人才培养方面，推动量子信息本科教育，开展中学量子物理科普教育，借助我国量子信息领军企业科研平台，培养一批以中青年科技人才为主、充满创新活力的量子信息研究后备力量。

作者：齐硕、李世欣，中国科协创新战略研究院， 责任编辑： 黄诗愉

项目来源：中国科协创新战略研究院科研项目“前沿科技产业我国科技人才国际化融合趋势研究”

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