英国发布《量子国家战略》的五项重要任务方向

英国发布《量子国家战略》

的五项重要任务方向

© Mistervlad/Stock.adobe.com

英国政府在3月发布的《量子国家战略》基础上，公布了经过政府、行业、学界和投资者多方讨论的五项重要任务方向，并制定了时间表。

具体如下：

任务一：

到2035年，将实现拥有可使用的英国自己的量子计算机，能够运行1万亿次运算并支持应用程序，为关键经济部门提供远远超过经典超级计算机的算力。

该任务通过三个相辅相成的核心成果来实现这一目标：

1

在硬件、控制架构和供应链等方面，建立具有竞争力的商业能力，用以支持实现超过1万亿次相干量子运算的性能；

2

将这种运算能力与算法开发和软件功能相结合，在量子计算机上完成多项对经济和社会具有重要价值的有用计算，而这些计算在世界上最强大的超级计算机上目前是无法实现的。此项成果至少将在以下领域产生重大影响：医疗保健、金融、运输、国防、能源和制造业；

3

将量子计算无缝集成到高性能计算工作流程中，使用户能够访问和广泛使用，同时准备在整个英国经济体系中提供用户支持。

该任务将制定提出一个逐步实现目标的方案，其中的工业里程碑包括：

到2028年，将超越 NISQ（中等规模带噪声量子器件） 时代，实现千万级次量子操作，这将使探索与化学过程模拟相关的应用成为可能，例如有助于改进催化剂设计。

到2032年，通过百亿级次量子操作展示大规模纠错能力，其应用包括加速药物发现。

到2035年，通过达到十万亿级次量子操作实现规模量子优势，从而实现优化清洁氢能生产等应用。

任务二：

到2035年，英国将大规模部署世界上最先进的量子网络，开创未来量子互联网的先河。

为了抓住量子技术带来的广泛机遇，计划将量子网络集成到英国的数字基础设施中，包括未来电信平台，例如卫星通信。这将改变英国保护、传输和计算数据的方式。

该任务侧重于实现以下成果：

规模运算：2035年的量子网络将在数据中心内部和数据中心之间实现量子处理器集群互网，以扩展计算能力，极大地提高我们解锁高影响力应用的能力。这一成果将与任务1相结合。

全国连接：实现连接英国主要城市和地区的研究人员和用户，使他们能够在量子互联网中共享信息，以促进相关功能和数据的安全性、可信性以及远程访问能力。

早期商业化：该任务将支持进一步测试、演示和评估量子通信及相关组件技术的近期商业化机会，并建立供应链，为未来量子网络提供所需的基础器件。

国际化：英国将与至少五个国家合作，开发基础技术和与国际量子网络的连接，包括卫星链路。英国还将在制定量子网络标准方面发挥领导作用。

未来量子互联网：在该任务结束时，英国将具备从本地向全球范围发送量子信息并将其利用于造福经济和社会的能力，这将是所谓的量子互联网的起点。

任务三：

到2030年，每个NHS（英国国家健康系统）受托人都将受益于量子传感解决方案，通过早期诊断和治疗帮助慢性病患者过上更健康、更长寿的生活。

为了利用量子技术带来的广泛机会来降低成本和挽救生命，量子产品和服务将整合到NHS中。这一任务将在英国早期在开发革新医疗能力方面取得的成功基础上建设，推动这些产品的采纳，为英国量子医疗设备行业的发展奠定坚实的基础。

该任务还将产生一系列下一代技术，利用量子物理学在痴呆、癫痫、癌症、心血管疾病、传染病以及生命科学中的相关成果，提供早期诊断和改善手术效果。

此项任务的目标成果包括：

脑部扫描：到2028年，量子技术实现的脑部扫描仪将为患有严重神经系统疾病的儿童提供精确引导协助手术，以改善术后康复和手术效果。到2030年，在治疗痴呆症方面采用这些扫描器将推动新的大规模研究，从而吸引全球制药公司对研发痴呆症药物进行内部投资。

癌症检测：到2030年，用于乳腺癌检测的新型量子成像技术将在英国各医院中使用，从而大大减少不必要的化疗需求。针对各种癌症类型的医院临床试验也将取得很大进展。

技术研发：在该任务结束时，将出现一系列变革性的医疗保健和生命科学技术。这将包括：传染病的超灵敏快速检测；超精密手术切除早期肿瘤；便携式、量子增强成像功能的仪器，可在床边进行快速检查；以及新的传感平台，为疾病演变、早期检测和药物监测提供新的思路。

任务四：

到2030年，包括（原子）钟在内的量子导航系统将部署在飞机上，为独立于卫星信号的系统提供下一代高精度服务。

该任务将开发和商业化体积足够小的量子导航系统，以部署在飞机上（以及其他运输系统），结合量子时钟、加速度计和旋转传感器/陀螺仪等技术，以及用于超精确制图的嵌入式技术。该项目是实现芯片级目标（将这些系统集成到手机大小的系统中）的长期目标的一部分，因此将包括促进实现这一目标所需的制造和制造能力。这将实现政府于 2023 年 10 月 18 日发布的 “定位、导航和授时（PNT）政策框架”的核心要素（第 10 点），加快量子导航和下一代光学时钟的研发。

该任务把成果目标定为：

填补“技术转化死亡谷”：通过推动量子导航系统中有前景的研究，并展示其在移动平台上的整合，将创新者、系统集成商和研究人员汇聚在一起，朝着共同目标努力。

减小当前功能设备的尺寸、重量和功耗，以实现系统集成并提高可用性。

开发“应用层”以支持对技术的理解以及如何将其嵌入更广泛的运输系统中。

在真实环境中展示能力：在实际环境中展示功能，降低企业实际使用的风险。

利用商业机会：利用英国在前沿导航技术方面的领先地位，发掘商业机会，为机器人和无人机等领域带来更多机遇。

为英国提供更强韧性：通过提在未来供独立系统和更精确的授时，为英国在面对GNSS（全球导航卫星系统）受阻时提供额外的韧性。

任务五：

到2030年，移动、联网的量子传感器将实现新的态势感知能力，在交通、电信、能源和国防部门等的关键基础设施中得到应用。

该任务的重点是提高英国国家关键基础设施的能力和韧性，在降低成本和支持净零碳排放目标方面带来重大好处利好。它解决了量子传感能力中的一个核心挑战，即各个行业和企业认为将这些技术应用到现有系统中的风险过高，难以单独筹集资金。因此，这项任务的重点是加快发展共通的关键技术能力，以促进技术应用所需的私人投资。到任务结束时，关键部门将在工业环境中部署这些新功能，并在全球范围内实现更多的应用机会。

预期应用包括：

交通：这些系统将彻底改变交通部门的资产管理和规划，释放地下传感能力，改善对地下空间的监测和维护。

电信：提供下一代量子增强传感器，用于能力建设和韧性。例如，高带宽射频传感器或弹性光链路。

能源：通过应用量子气体传感器来保护和支持能源储存和运输，准确观察和测量温室气体和其他气体的排放。

国防：通过这些系统显著提高在复杂环境中发现物体的能力，新系统将在英国国防部门实现一系列应用。

参考资料：

由于微信公众号试行乱序推送，您可能不再能准时收到墨子沙龙的推送。为了不与小墨失散， 请将“墨子沙龙”设为星标账号，以及常点文末右下角的“在看”。

转载微信原创文章，请在文章后留言；“转载说明”在后台回复“转载”可查看。为了提供更好的服务，“墨子沙龙”有工作人员就各种事宜进行专门答复：各新媒体平台的相关事宜，请联系微信号“mozi-meiti”；线下活动、线上直播相关事宜，请联系微信号“mozi-huodong”。

墨子是我国古代著名的思想家、科学家，其思想和成就是我国早期科学萌芽的体现。墨子沙龙的建立，旨在传承、发扬科学传统，倡导、弘扬科学精神，提升公民科学素养，建设崇尚科学的社会氛围。

墨子沙龙面向热爱科学、有探索精神和好奇心的普通公众，通过面对面的公众活动和多样化的新媒体平台，希望让大家了解到当下全球最尖端的科学进展、最先进的科学思想，探寻科学之秘，感受科学之美。

墨子沙龙由中国科学技术大学上海研究院及浦东新区南七量子科技交流中心主办，受到中国科大新创校友基金会、中国科学技术大学教育基金会、浦东新区科学技术协会、中国科学技术协会及浦东新区科技和经济委员会等支持。

关于“墨子沙龙”