把握量子科技發(fā)展大趨勢打好合肥量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動戰(zhàn)

文/龔 雷（合肥市科學技術(shù)局）

近年來，量子科技的發(fā)展對傳統(tǒng)技術(shù)體系產(chǎn)生了沖擊和顛覆性的影響，引導量子科技向更高水平發(fā)展，對于保障國家安全、促進高質(zhì)量發(fā)展具有非常重要的作用。2016 年4月26 日，習近平總書記在安徽調(diào)研時，在中國科學技術(shù)大學視察了“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星和量子保密通信京滬干線總控中心，對量子信息技術(shù)研發(fā)工作給予肯定：“很有前途、非常重要”，并“希望大家再接再厲、更上層樓”。2020 年10 月16日，中共中央政治局就量子科技研究和應用前景進行了集體學習，習近平總書記強調(diào)，要充分認識推動量子科技發(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。

一、 國內(nèi)外量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢

當前，量子科技發(fā)展日新月異，引領(lǐng)帶動著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革。各國政府、科研機構(gòu)、傳統(tǒng)優(yōu)勢企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)科技巨頭等紛紛入局，競相搶占量子科技制高點，積極布局量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

從國際看，歐美等發(fā)達國家大幅增加研發(fā)投入，量子科技領(lǐng)域戰(zhàn)略部署全面提速。美國于2018 年啟動“國家量子行動法案”，支持量子信息科學技術(shù)的研究、開發(fā)、示范和應用，促進量子信息科學與技術(shù)安全國際標準的制定，其中，量子信息論、量子物理、量子計算科學、量子網(wǎng)絡(luò)、量子傳感和檢測、應用數(shù)學和算法開發(fā)、材料科學和工程等七個領(lǐng)域受到重點關(guān)注。該法案還承諾，將在未來五年，向量子科技研究投入12 億美元。2020 年，美國公布了量子互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略藍圖，提出將成立5 個量子信息技術(shù)研究中心，確保美國在全球量子競爭中的領(lǐng)先地位。歐盟于2018 年正式啟動“量子旗艦計劃”，在10 年內(nèi)投入10 億歐元，重點研究量子通信、量子傳感、量子計算和量子模擬等四個方向，以加強歐洲在量子信息技術(shù)研究方面的引領(lǐng)作用，進而建立極具競爭力的歐洲量子信息產(chǎn)業(yè)。

從國內(nèi)看，我國也在不斷強化量子科技的國家戰(zhàn)略。2016 年，“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃提出，從更長遠的戰(zhàn)略需求出發(fā)，堅持有所為、有所不為，力爭在量子通信與量子計算等重點方向率先突破，重點研發(fā)城域、城際、自由空間量子通信技術(shù)，研制通用量子計算原型機和實用化量子模擬機；2020 年，科技部印發(fā)的《關(guān)于科技創(chuàng)新支撐復工復產(chǎn)和經(jīng)濟平穩(wěn)運行的若干措施》要求，大力推動關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，加大量子通信等重大科技項目的實施和支持力度；2021 年3 月，國家“十四五”規(guī)劃和2035 年遠景目標綱要提出，在量子信息等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。

從創(chuàng)新主體看，傳統(tǒng)軟硬件廠商、互聯(lián)網(wǎng)巨頭、科研院所等在產(chǎn)業(yè)化方面積極布局。IBM于2019 年成功開發(fā)出一款基于超導系統(tǒng)的20位量子計算機，在同年的國際消費電子展上，發(fā)布獨立的商用量子計算機Q System One。該量子計算機是專門為科學和商業(yè)用途而設(shè)計的，也是世界首臺集成通用近似量子計算系統(tǒng)。Google 于2019 年成功研制53 個超導比特量子計算原型機“懸鈴木”，實現(xiàn)了“量子計算優(yōu)越性”。此外，Intel、Microsoft、Cambridge 等企業(yè)和機構(gòu)也在量子信息領(lǐng)域某些技術(shù)方面取得重要突破。國內(nèi)，百度、阿里、騰迅、華為等科技巨頭聚焦量子人工智能、量子算法、量子體系架構(gòu)等方面開展研究，推動量子信息技術(shù)與核心業(yè)務(wù)的融合提升。中國科學院、中國科學技術(shù)大學、浙江大學、中國電子科技集團等科研機構(gòu)，在不斷深化基礎(chǔ)研究的同時，持續(xù)推動關(guān)鍵核心技術(shù)應用轉(zhuǎn)化，在眾多研究方向上與國際同行實現(xiàn)了并跑和領(lǐng)跑。

二、 合肥量子信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)與優(yōu)勢

合肥是我國量子科技發(fā)展的重要策源地。近年來，合肥市以綜合性國家科學中心建設(shè)為契機，緊跟第二次量子科技革命浪潮，以科研成果熟化轉(zhuǎn)化為核心，以關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)為突破點，以產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展模式為路徑，全力打造“量子科技”“量子信息產(chǎn)業(yè)”雙高地。

1.原始創(chuàng)新厚積薄發(fā)

經(jīng)過多年發(fā)展，合肥市量子信息基礎(chǔ)研究機構(gòu)已形成“一院三平臺”體系?！耙辉骸奔戳孔有畔⑴c量子科技創(chuàng)新研究院，“三平臺”即合肥微尺度物質(zhì)科學國家研究中心、中科院量子信息重點實驗室、中科院微觀磁共振重點實驗室。2020 年12月，中國科學技術(shù)大學潘建偉院士團隊與中國科學院上海微系統(tǒng)所、國家并行計算機工程技術(shù)研究中心合作，成功構(gòu)建了76 個光子的量子計算原型機“九章”，使我國成為全球第二個實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”的國家。在具有實用前景的“高斯玻色取樣”任務(wù)的快速求解中，“九章”的處理速度比谷歌53 個超導比特量子計算原型機“懸鈴木”快一百億倍，為未來實現(xiàn)規(guī)?；孔幽M機奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

2.試點工程成效顯著

合肥市量子通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)試點工作一直走在全國前列。2016年8 月，由潘建偉院士任首席科學家的全球首顆量子衛(wèi)星“墨子號”成功發(fā)射，天地一體化量子保密通信與科學實驗體系由此建立。2017 年9 月，由中國科學技術(shù)大學作為項目建設(shè)主體的“京滬干線”正式開通，這是世界首條量子保密通信干線，全長2000 多公里，連接北京和上海，貫穿濟南、合肥等32 個中繼站點。2018 年1 月，通過“墨子號”與“京滬干線”建立的星地鏈路，在國際上首次成功實現(xiàn)了洲際量子密鑰分發(fā)和量子保密通信視頻通話，傳輸距離為中國和奧地利之間7 600公里。此外，在金融領(lǐng)域，“京滬干線”已實現(xiàn)中國工商銀行網(wǎng)上銀行京滬異地數(shù)據(jù)的量子加密傳輸和災備，交通銀行京滬間遠程企業(yè)網(wǎng)銀用戶的量子保密通信實時交易等；在企業(yè)業(yè)務(wù)融合方面，實現(xiàn)了阿里征信數(shù)據(jù)的異地加密傳輸，以及量子加密流媒體視頻點播等應用示范，這些都將有力地推動基于量子通信安全保障的量子互聯(lián)網(wǎng)體系建設(shè)。

3.產(chǎn)業(yè)布局多點突破

合肥市積極引導推動量子科技成果從“落地生根”到“開花結(jié)果”，培育出國盾量子、本源量子、國儀量子等一批具有代表性的創(chuàng)新型企業(yè)。國盾量子是我國第一家從事量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，掌握實用化量子保密通信核心技術(shù)，擁有國內(nèi)外量子領(lǐng)域相關(guān)專利200 余項，在量子通信相關(guān)領(lǐng)域公開的同族專利數(shù)量排名全球首位。2020 年7 月，國盾量子在科創(chuàng)板成功上市，成為國內(nèi)量子通信領(lǐng)域首家A 股上市企業(yè)。本源量子是我國目前唯一一家以量子計算機的研制、開發(fā)和應用為主營業(yè)務(wù)的初創(chuàng)型企業(yè)，2020 年以77 件專利躋身全球量子計算技術(shù)發(fā)明專利排行榜第7 位，先后發(fā)布了國內(nèi)首款量子計算機操作系統(tǒng)“本源司南”、國產(chǎn)超導量子計算云平臺、自主研發(fā)的超導量子計算機“悟源”等，相關(guān)技術(shù)指標處于國際先進水平。國儀量子面向先進材料、半導體、量子科學、生命技術(shù)、醫(yī)藥和臨床研究等領(lǐng)域，以量子精密測量為核心技術(shù)，提供以增強型量子傳感器為代表的核心關(guān)鍵器件、用于分析測試的科學儀器裝備、核心技術(shù)解決方案等產(chǎn)品與服務(wù)，多項技術(shù)和研究成果突破國際封鎖，填補國內(nèi)空白。

三、 合肥量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的短板

合肥市量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖具有先發(fā)優(yōu)勢，但在國際科技競爭尤其是中美科技博弈愈演愈烈的形勢下，在國內(nèi)相關(guān)地區(qū)不斷加大量子信息產(chǎn)業(yè)支持力度的情況下，量子信息產(chǎn)業(yè)補鏈、強鏈、延鏈工作中存在的問題日益顯現(xiàn)。

一是產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)存在短板。量子信息產(chǎn)業(yè)鏈上游——集成電路產(chǎn)業(yè)的原材料、工藝、設(shè)計、設(shè)備、封測等技術(shù)與產(chǎn)品鏈自主生產(chǎn)能力不足，依賴進口。尤其是特殊半導體、核心元器件等仍處于“卡脖子”狀態(tài)，面臨進口受限的風險。二是規(guī)模效應尚未形成。從總體上看，合肥市量子信息產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出“企業(yè)少、規(guī)模小、發(fā)展慢”的特點。量子信息領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)主要集中于高新區(qū)，關(guān)聯(lián)企業(yè)僅20 余家，產(chǎn)業(yè)鏈上中下游企業(yè)無論是數(shù)量還是體量，都存在較大的提升空間。三是協(xié)同機制有待完善。量子信息產(chǎn)業(yè)鏈上中下游主體銜接不緊密，特別是工業(yè)界參與底層核心技術(shù)研究的力量不足，缺少產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)、商業(yè)資本、行業(yè)協(xié)會等主體參與的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新協(xié)同機制。

四、 打好合肥量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動戰(zhàn)的建議

針對產(chǎn)業(yè)發(fā)展短板，合肥市應按照“圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，圍繞創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈”的總要求，在厚植深耕量子科技基礎(chǔ)研究的前提下，進一步充分發(fā)揮重大試點工程的引領(lǐng)帶動作用，全力推進量子信息技術(shù)創(chuàng)新，打好量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動戰(zhàn)。

1.夯實創(chuàng)新能力

在“一院三平臺”體系下，探索建立行之有效的科技成果轉(zhuǎn)化機制。充分利用國家、省、市自然科學基金，支持量子信息領(lǐng)域探索研究。積極支持在肥科研院所申報國家重點研發(fā)計劃“量子調(diào)控與量子信息”重點專項、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項和國家自然科學基金項目。引導和支持量子信息領(lǐng)域企業(yè)申報國家和省市“技術(shù)創(chuàng)新中心”等創(chuàng)新平臺。圍繞“卡脖子”技術(shù)領(lǐng)域，完善“揭榜掛帥”項目攻關(guān)制度，充分發(fā)揮各類創(chuàng)新主體的創(chuàng)新潛力。

2.拓展試點應用

引導拓展量子通信、量子計算、量子精密測量的應用試點范圍。在政務(wù)領(lǐng)域開展量子通信應用示范，積極推動電子政務(wù)外網(wǎng)線路升級為量子安全線路項目，為應用系統(tǒng)提供無感的量子安全傳輸服務(wù)，同時鼓勵金融、電力等信息安全要求較高的企業(yè)使用量子通信。在科學計算、天氣預報、道路交通等領(lǐng)域開展量子計算應用示范，培育量子信息操作系統(tǒng)用戶群體。在生物醫(yī)藥領(lǐng)域開展量子精密測量應用示范，重點開展定量檢測等量子傳感器和科學儀器試點應用。

3.打造產(chǎn)業(yè)集群

強化龍頭企業(yè)與科研機構(gòu)對接機制，開展聯(lián)合攻關(guān)，推動量子信息關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品的研究制備，加快關(guān)鍵核心技術(shù)突破、科技成果轉(zhuǎn)化和大規(guī)模商用模式探索。建立量子信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、量子產(chǎn)業(yè)協(xié)會等組織機構(gòu)，建立常態(tài)化量子信息產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)度推進機制。依托合肥高新區(qū)打造國內(nèi)主要的量子信息技術(shù)成果聚集示范區(qū)、國際領(lǐng)先的量子技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化基地，推動量子產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展，建設(shè)國內(nèi)一流、世界領(lǐng)先的量子信息產(chǎn)業(yè)高地。

4.推進開放合作

完善量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，增強上中下游企業(yè)招商引資力度。鼓勵支持國內(nèi)外知名科技企業(yè)，以技術(shù)合作、投資入股等多種形式，參與量子信息領(lǐng)域關(guān)聯(lián)企業(yè)的交流與合作。同時，進一步拓寬合作渠道，圍繞量子信息技術(shù)若干重點領(lǐng)域，如量子加密通信等，推進軍民融合發(fā)展，促進軍民科技成果雙向轉(zhuǎn)化應用。

5.優(yōu)化人才支撐

以“一院三平臺”為牽引，做好量子信息產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)和引進工作，支持與相關(guān)高校院所聯(lián)合開展人才培養(yǎng)。實施“國內(nèi)外頂尖人才引領(lǐng)計劃”，落實省“科學中心人才10條”政策，對入選國家重點人才項目的專家給予配套資助。全力做好“筑巢引鳳”工作，廣泛招引國內(nèi)外精英人才，解決好高層次人才編制、異地落戶、社會保障等方面問題，形成具有國際競爭力的薪酬體系。

6.完善支持政策

積極爭取國家和省支持合肥市量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。根據(jù)合肥市量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和目標，借鑒“新能源汽車”和“中國聲谷”支持政策，參考國內(nèi)其他地區(qū)量子信息產(chǎn)業(yè)專項政策，結(jié)合量子信息產(chǎn)業(yè)自身特點，量身定制創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、科技金融、人才培育等專項扶持政策。

7.優(yōu)化配套服務(wù)

搭建量子元器件研發(fā)等中試平臺，支持建設(shè)量子創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化基地、量子信息產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)和成果轉(zhuǎn)化公共服務(wù)平臺，拓寬量子信息技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)和科技成果轉(zhuǎn)化信息發(fā)布渠道。引導支持量子信息產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)企業(yè)參加有關(guān)產(chǎn)業(yè)論壇和行業(yè)峰會，提高企業(yè)和產(chǎn)品的知名度。積極報道量子科技重大科研進展，廣泛宣傳量子信息產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)企業(yè)，樹立品牌形象，為量子科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展營造良好輿論氛圍。