英國國家量子戰(zhàn)略（譯文）

英國科學(xué)、創(chuàng)新和技術(shù)部

王旨思虹 譯

（中國電子科技集團(tuán)公司第三十研究所，四川 成都 610041）

0 引 言

2014 年，英國制訂了世界上第一個國家量子技術(shù)計劃，以支持開展優(yōu)秀的研究，并開始讓技術(shù)走出研究環(huán)境。英國高度協(xié)作的量子社區(qū)反映了十年前的這種遠(yuǎn)見。英國在量子領(lǐng)域擁有世界領(lǐng)先的優(yōu)勢，包括基于人才研究、量子技術(shù)積累的知識，快速發(fā)展的量子行業(yè)，以及在量子和相關(guān)供應(yīng)鏈方面的優(yōu)勢。2023 年，英國政府成立了科學(xué)、創(chuàng)新和技術(shù)部（Department for Science, Innovation and Technology，DSIT），以實現(xiàn)成為世界最具創(chuàng)新力的經(jīng)濟(jì)體和科技超級大國的使命。量子技術(shù)是這一使命的核心要素，其不僅是未來的5 大優(yōu)先技術(shù)之一——量子、人工智能、工程生物學(xué)、半導(dǎo)體、未來電信，還是一種可以加強其他技術(shù)潛力的技術(shù)。國家量子戰(zhàn)略闡明了英國在未來十年對量子技術(shù)提出的雄心勃勃的承諾。英國堅信，英國應(yīng)該在物理科學(xué)領(lǐng)域引領(lǐng)世界，并在硬件、工程、先進(jìn)制造業(yè)以及整個經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的軟件和應(yīng)用領(lǐng)域提供就業(yè)機會。英國政府將從2024 年起的十年里為量子技術(shù)研發(fā)投入25 億英鎊（比過去十年增加了一倍多），目的是在此基礎(chǔ)上吸引大量額外的私人投資。這項十年計劃將資助量子研究的新領(lǐng)域，支持和發(fā)展不斷增長的量子行業(yè)，為量子革命做好更充分的經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)備，并確保英國在量子技術(shù)的監(jiān)管和使用方面處于國際領(lǐng)先地位。DSIT 將使英國成為前沿科學(xué)突破的發(fā)源地，成為世界上開辦和發(fā)展量子企業(yè)的最佳地點，在國際量子和科技界發(fā)出領(lǐng)先的聲音，吸引國際量子人才。DSIT 與英國量子界攜手合作，將這一國家戰(zhàn)略付諸實施。

1 英國在量子技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢和機遇

從2014 年開始，英國在量子技術(shù)研發(fā)方面投入10 億英鎊。在十年的時間里，英國在量子計算、傳感器和定時、成像和通信方面建立了領(lǐng)先的能力，并幫助量子技術(shù)走向市場。因此，英國在量子領(lǐng)域有相當(dāng)大的優(yōu)勢和機會。

一是人才優(yōu)勢。英國要加大量子技術(shù)方面投資，資助研究生研究，發(fā)放獎學(xué)金，并擁有一些世界領(lǐng)先的量子專家。人才是在英國建立量子業(yè)務(wù)的重要吸引力。

二是行業(yè)發(fā)展優(yōu)勢。英國量子公司數(shù)量僅次于美國，在吸引私人投資方面位居世界第二，在歐洲的競爭中處于領(lǐng)先地位。

三是領(lǐng)域優(yōu)勢。英國正在發(fā)展的量子行業(yè)具有強大的能力，公司涉及量子技術(shù)的計算、通信、傳感、成像和定時等各個領(lǐng)域。英國在開發(fā)用于糾錯和應(yīng)用的量子計算軟件方面也被公認(rèn)為世界領(lǐng)先。

四是供應(yīng)鏈優(yōu)勢。英國在供應(yīng)鏈、光子學(xué)、電子學(xué)和低溫學(xué)等領(lǐng)域擁有產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，這些領(lǐng)域?qū)α孔蛹夹g(shù)至關(guān)重要。英國擁有世界領(lǐng)先的集群，如南威爾士的化合物半導(dǎo)體集群和歷史悠久的蘇格蘭光子學(xué)集群。

五是協(xié)作優(yōu)勢。英國量子社區(qū)內(nèi)部合作是一種特殊而罕見的力量。僅通過創(chuàng)新英國商業(yè)化量子挑戰(zhàn)，政府就資助了139 個項目，涉及141 個量子組織。英國社區(qū)中從硬件到軟件，再到組件和推動者，以及不同組織之間的相互作用尤為強烈。

六是測試和保障優(yōu)勢。通過國家物理實驗室，英國的測試和保障能力是世界最好的，也是該行業(yè)的重要推動者。

七是用戶優(yōu)勢。英國還擁有關(guān)鍵用戶領(lǐng)域的優(yōu)勢，例如在空間、金融、航空航天、國防和生命科學(xué)領(lǐng)域，這些領(lǐng)域為量子技術(shù)提供了強大的國內(nèi)市場。

八是交叉優(yōu)勢。英國在其他技術(shù)方面也很強大，比如人工智能、高性能計算、太空、電信和工程生物學(xué)，這些技術(shù)與量子技術(shù)結(jié)合起來可以提高能力和影響力。

迄今為止，英國政府通過對國家量子技術(shù)計劃的投資，為量子技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)造了一個具備獨特而多樣化的人才、能力和知識的儲備庫。然而，考慮到全球變化的速度和量子技術(shù)廣泛應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)，現(xiàn)在是時候為未來十年制定明確的量子發(fā)展目標(biāo)和資金確定性，以利用這一領(lǐng)先地位加速商業(yè)化之路?！秶伊孔討?zhàn)略》提出了大膽且雄心勃勃的發(fā)展方向和發(fā)展策略，以支持英國量子技術(shù)在量子計算、傳感、定時、成像和通信等領(lǐng)域的發(fā)展。英國將在不同的硬件、軟件和組件上發(fā)揮優(yōu)勢，并在整個供應(yīng)鏈上加強英國的能力。盡管國際合作是量子戰(zhàn)略的重要組成部分，但單純依靠其他國家獲取這些關(guān)鍵技術(shù)并不符合英國的利益。英國還將投資并加強關(guān)鍵的生態(tài)系統(tǒng)促進(jìn)因素，如技能、基礎(chǔ)設(shè)施、監(jiān)管和標(biāo)準(zhǔn)。英國將密切關(guān)注這些技術(shù)在英國和其他國家的發(fā)展，以及市場的發(fā)展，以確保英國能夠靈活運用量子發(fā)展戰(zhàn)略，為英國帶來巨大發(fā)展機遇。

2 十年愿景、計劃和承諾

《國家量子戰(zhàn)略》的十年愿景是讓英國成為世界領(lǐng)先的量子科技強國，打造蓬勃發(fā)展的量子產(chǎn)業(yè)，確保量子技術(shù)成為英國數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施和先進(jìn)制造業(yè)基地不可或缺的一部分，推動經(jīng)濟(jì)增長并助力建設(shè)一個強大且富有彈性的社會經(jīng)濟(jì)體。為了實現(xiàn)這一愿景，英國政府將從2024 年起的十年里為量子技術(shù)研發(fā)投入25 億英鎊（比過去十年增加了一倍多），并引入額外的10 億英鎊的私人投資。

《國家量子戰(zhàn)略》提出了要確保英國成為世界領(lǐng)先的量子科學(xué)和工程基地，擁有不斷發(fā)展的量子知識和技能體系；支持量子產(chǎn)業(yè)化，使英國成為量子產(chǎn)業(yè)的首要市場，成為全球供應(yīng)鏈不可或缺的一部分，并成為投資者和全球量子人才的首選地；推動量子技術(shù)的應(yīng)用，為經(jīng)濟(jì)、社會和國家安全創(chuàng)造益處；創(chuàng)建一個國家和國際監(jiān)管框架，確保英國在量子技術(shù)的監(jiān)管和應(yīng)用方面處于國際領(lǐng)先地位，并保護(hù)國家安全等4 個具體目標(biāo)。在量子知識和技能體系方面，當(dāng)前量子領(lǐng)域?qū)W術(shù)產(chǎn)出排名前十的國家中，英國在質(zhì)量與影響力方面排名第三，2033 年英國將在學(xué)術(shù)產(chǎn)出方面保持質(zhì)量影響力前三的地位，并增加文獻(xiàn)產(chǎn)出數(shù)量；2014 年以來，英國共資助了470 多名量子技術(shù)領(lǐng)域研究生；到2033 年，英國將至少資助1 000 名量子科研技術(shù)研究生；英國已與美國達(dá)成量子技術(shù)合作雙邊協(xié)議，到2033 年，英國將再與5 個主要量子技術(shù)強國達(dá)成實質(zhì)雙邊合作。在量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化方面，當(dāng)前量子領(lǐng)域全球私人投資資金英國占比12%（統(tǒng)計時間：2012—2022 年），到2033 年，量子領(lǐng)域全球私人投資資金英國占比將升至15%；量子領(lǐng)域全球市場份額英國占比9%（統(tǒng)計時間：2012—2022 年），到2033 年，量子領(lǐng)域全球市場份額英國占比將升至15%。在量子技術(shù)的應(yīng)用方面，當(dāng)前，25%～33%的企業(yè)已經(jīng)采取了具體措施，為量子計算機的問世做好了準(zhǔn)備，到2033年，英國關(guān)鍵行業(yè)100%的企業(yè)都將了解量子技術(shù)的潛力，75%的企業(yè)將為相關(guān)技術(shù)做足準(zhǔn)備。在量子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管框架方面，當(dāng)前量子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管框架尚未制定，2023 年英國將成為建立量子標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)管框架的全球領(lǐng)導(dǎo)者。

3 四大具體目標(biāo)

在未來的十年里，量子技術(shù)將徹底改變英國生活的許多方面，并為英國的經(jīng)濟(jì)、社會和保護(hù)地球環(huán)境帶來巨大的好處。英國在量子科技領(lǐng)域擁有世界領(lǐng)先地位，而量子技術(shù)正是政府的首要任務(wù)之一。

3.1 目標(biāo)1：發(fā)展量子知識和技能體系,確保英國在量子科學(xué)與工程領(lǐng)域取得世界領(lǐng)先地位

在技術(shù)研究與開發(fā)建設(shè)方面，從2024 年到2034 年，英國要制訂一項投資25 億英鎊且長達(dá)十年的量子研究和創(chuàng)新計劃。該計劃將分為兩個5 年實施，第一個階段（首個5 年）主要以應(yīng)用為中心、以任務(wù)為中心、以行業(yè)主導(dǎo)的創(chuàng)新計劃、加速器計劃、培訓(xùn)和人才計劃、國際合作計劃、基礎(chǔ)設(shè)施投資、支持基礎(chǔ)研究等核心要素展開。第二個階段（第二個5 年）的投資方向目前尚未確定。當(dāng)前，英國為從當(dāng)前計劃（“國家量子技術(shù)計劃”2014 年）平穩(wěn)過渡到國家量子戰(zhàn)略第一階段（2024 年開始），準(zhǔn)備進(jìn)行額外2.5 億英鎊投資量子領(lǐng)域，具體包括：1 億英鎊用于量子計算、通信、傳感、成像、授時技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域；7 000 萬英鎊用于量子計算、量子導(dǎo)航定位授時的兩項短期研究任務(wù)；2 500 萬英鎊用于量子獎學(xué)金和博士生培養(yǎng)計劃；1 500 萬英鎊用于政府采購量子技術(shù)項目；2 000 萬英鎊用于進(jìn)行量子網(wǎng)絡(luò)研發(fā)；2 000 萬英鎊用于國家量子計算中心運營管理。

在技能培訓(xùn)與人才建設(shè)方面，英國為了確保產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的量子高技能人才，需要盡快培養(yǎng)具有量子專業(yè)素養(yǎng)的員工隊伍。在未來十年內(nèi)，英國計劃培訓(xùn)1 000 多名量子及相關(guān)領(lǐng)域的博士生，同時在未來兩年投資2 500 萬英鎊，用于與量子技術(shù)相關(guān)的獎學(xué)金和博士培訓(xùn)；制訂量子產(chǎn)業(yè)安置計劃和量子技術(shù)學(xué)徒計劃，積極吸引和支持優(yōu)秀科技人才到英國，參與國家量子技術(shù)計劃，繼續(xù)提供資金、設(shè)施支持，鼓勵世界頂尖量子人才在英國開展項目研究和商業(yè)活動。

在國際關(guān)系合作建設(shè)方面，英國要加強與國際盟友和行業(yè)伙伴合作關(guān)系，實現(xiàn)互利，確保英國發(fā)揮主導(dǎo)作用；公開呼吁合作研究，擴大英國量子全球合作網(wǎng)絡(luò)，就量子機遇、挑戰(zhàn)和關(guān)鍵用途與國際合作伙伴協(xié)作；深化與國際合作伙伴的合作關(guān)系，合作制定負(fù)責(zé)任的、安全的量子開發(fā)和部署原則。

3.2 目標(biāo)2：支持量子技術(shù)業(yè)務(wù)整體發(fā)展，使英國成為量子技術(shù)企業(yè)、投資者和全球人才首選地，以及全球供應(yīng)鏈不可分割的一部分

在未來十年及以后，英國將與量子公司以及英國量子、物理研究所、皇家工程院、工程技術(shù)研究所等重點行業(yè)和專業(yè)機構(gòu)密切合作，了解最新行業(yè)觀點并確保政府采取行動支持增長。此外，英國還將為量子技術(shù)開發(fā)新的加速計劃，加速計劃將專注于系統(tǒng)集成、應(yīng)用和真實世界演示，幫助加速商業(yè)化、工業(yè)化以及將該行業(yè)與最終用戶聯(lián)系起來。英國將持續(xù)拓展國家量子技術(shù)計劃合作伙伴正在開展的現(xiàn)有活動，并促進(jìn)更多行業(yè)參與。未來十年，英國將在實驗室和現(xiàn)實環(huán)境中測試、試點和展示這些量子技術(shù)的價值，以加速市場化進(jìn)程。同時，英國政府創(chuàng)新中心、知識產(chǎn)權(quán)局、國家物理實驗室、國家保護(hù)安全局、國家網(wǎng)絡(luò)安全中心、商業(yè)和貿(mào)易部等政府單位將為企業(yè)提供支持。為了在英國國內(nèi)和全球供應(yīng)鏈中推廣并促進(jìn)量子技術(shù)投資，英國開展具有針對性的全球量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)推廣活動，與全球合作，為企業(yè)創(chuàng)造貿(mào)易機會和開放投資與合作機會，并進(jìn)一步協(xié)同國際合作交流，積極支持量子企業(yè)進(jìn)入英國，促進(jìn)量子技術(shù)行業(yè)可信供應(yīng)鏈發(fā)展。

3.3 目標(biāo)3：促進(jìn)量子技術(shù)在英國各行業(yè)的應(yīng)用

未來，量子計算可以在環(huán)境可持續(xù)和有彈性、國內(nèi)外安全、防御和彈性、英國釋放數(shù)據(jù)力量、支持英國其他優(yōu)先技術(shù)和部門發(fā)展等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。同時，量子技術(shù)可在許多領(lǐng)域改善公共服務(wù)并提升政府能力，政府可作為新興技術(shù)的早期使用者來支持技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，并向其他部門展示量子技術(shù)的經(jīng)濟(jì)價值。當(dāng)前，英國國防部已確定將量子技術(shù)用于國防重點領(lǐng)域，包括傳感、成像、授時及通信和計算領(lǐng)域。未來，量子產(chǎn)品和服務(wù)將通過整合技術(shù)解決方案得到進(jìn)一步創(chuàng)新。主要包括未來的電信網(wǎng)絡(luò)、太空、國防、人工智能、高性能計算、光子學(xué)和半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)域，我們須確保在制定路線圖和支持其他部門技術(shù)進(jìn)步活動時，將量子技術(shù)整合到現(xiàn)有的傳統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)中來。同時，鼓勵建立英國政府用戶工作組，確定量子技術(shù)在公共服務(wù)和其他公益應(yīng)用中可提供的具體優(yōu)勢，從而提高政府工作人員技能。

3.4 目標(biāo)4：建立量子技術(shù)監(jiān)管制度，確保量子技術(shù)良性發(fā)展

隨著量子行業(yè)的快速發(fā)展，英國應(yīng)該提早為未來的監(jiān)管挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備，確保監(jiān)管框架推動技術(shù)的創(chuàng)新，并保護(hù)和發(fā)展經(jīng)濟(jì)。首先，通過各種量子技術(shù)組織、技術(shù)論壇發(fā)揮積極作用，確保未來英國對量子技術(shù)的監(jiān)管支持整個英國經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新、量子業(yè)務(wù)增長；其次，要建立監(jiān)管測試平臺，引領(lǐng)英國試驗量子技術(shù)，與相關(guān)合作伙伴共同發(fā)揮主導(dǎo)作用，制定與量子技術(shù)相關(guān)的國際規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時在各種世界組織、論壇和區(qū)域組織中發(fā)揮積極作用，確保英國的經(jīng)濟(jì)繁榮、社會安全和國防利益，維護(hù)英國的價值觀；最后，要加強與相關(guān)盟友合作，繼續(xù)監(jiān)測和審查當(dāng)前管制對該行業(yè)的深遠(yuǎn)影響以及未來監(jiān)管的各種變化趨勢，通過《國家安全與投資法》、出口管制制度，學(xué)術(shù)技術(shù)批準(zhǔn)計劃、多邊合作以預(yù)測未來影響，確保監(jiān)管和安全目標(biāo)保持一致。隨著量子技術(shù)從最初的研究發(fā)展到量子樣機和量子產(chǎn)品研制開發(fā)，量子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)變得日益重要，英國要與主要合作伙伴一道，鼓勵相關(guān)行業(yè)和學(xué)術(shù)界積極參與，并制定路線圖支持英國參與量子標(biāo)準(zhǔn)制定。

4 下一步行動計劃

為了實現(xiàn)這一雄心勃勃的量子戰(zhàn)略，我們將采取嚴(yán)格的執(zhí)行和交付方法。這將需要政府、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界以及國際合作伙伴的共同努力。新的量子辦公室將是我們雄心壯志的引擎，總部設(shè)在DSIT，它整合了來自整個社區(qū)的技能和專業(yè)知識，并將做好以下工作：

一是鑒于量子技術(shù)的戰(zhàn)略重要性，我們要向由總理擔(dān)任主席的國家科學(xué)技術(shù)委員會報告交付進(jìn)展情況，需要政府最高層的持續(xù)參與，以保持長期領(lǐng)先勢頭，應(yīng)對新的發(fā)展，并確保與其他優(yōu)先技術(shù)相結(jié)合。

二是建立一個新的戰(zhàn)略計劃委員會，由主要執(zhí)行部門組成，以管理該戰(zhàn)略的實施，并確保在研發(fā)、貿(mào)易、外交、與私營公司和投資者合作、公共采購，以及國防和安全專業(yè)知識等公共投資方面發(fā)揮政府杠桿的全方位作用。

三是發(fā)布一份關(guān)于量子戰(zhàn)略實施進(jìn)展、優(yōu)先行動和行業(yè)長期愿景的年度報告，我們需要在量子技術(shù)領(lǐng)域快速成型時，重新審視量子技術(shù)發(fā)展，這將包括外部投入和面臨挑戰(zhàn)，確保這一戰(zhàn)略的實施是由工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和技術(shù)專業(yè)人員共同完成的。

四是擴大和深化目前獨立咨詢機構(gòu)合作，促使他們能夠就戰(zhàn)略實施向政府提供建議。量子戰(zhàn)略咨詢委員會的職權(quán)范圍和成員資格將擴大到涵蓋所有目標(biāo)的量子戰(zhàn)略實施，而不僅僅是研發(fā)計劃。

五是作為英國量子產(chǎn)業(yè)部門的代表，DSIT要與UKQuantum 聯(lián)盟及其他重要的行業(yè)和專業(yè)機構(gòu)密切合作，如物理研究所、皇家工程院、工程與技術(shù)研究所和techUK，以確保行業(yè)觀點得到認(rèn)可和充分考慮。

5 結(jié) 語

量子技術(shù)的潛在機遇是巨大的，未來可能為英國的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、國際安全、保護(hù)環(huán)境等提供優(yōu)勢。當(dāng)前，英國在全球處于強大地位，可以成為世界領(lǐng)先的量子國家。因此，我們要利用優(yōu)勢，提高在全球量子領(lǐng)域競賽中的地位?！秶伊孔討?zhàn)略》闡明了我們對英國該戰(zhàn)略描繪出通過未來十年的發(fā)展，將使英國變成前沿科學(xué)突破的發(fā)源地、世界上發(fā)展量子業(yè)務(wù)最佳場所、吸引國際量子人才的美好愿景；承諾在未來十年資助量子前沿研究，支持量子部門，為量子應(yīng)用做好準(zhǔn)備，確保英國在量子技術(shù)監(jiān)管和負(fù)責(zé)任的使用方面處于國際領(lǐng)先地位；制訂出為實現(xiàn)這一美好愿景和目標(biāo)而將開展的主要行動計劃。該戰(zhàn)略將指導(dǎo)英國未來十年量子技術(shù)的投資和發(fā)展，促進(jìn)形成一個長期、可持續(xù)發(fā)展的英國量子產(chǎn)業(yè)。英國政府希望借此匯集英國及合作伙伴力量，使政府、工業(yè)界與學(xué)術(shù)界緊密協(xié)同，抓住量子技術(shù)發(fā)展機遇，奠定英國在未來量子技術(shù)市場中的領(lǐng)先地位，推動英國產(chǎn)業(yè)鏈升級。

總而言之，我們將確保英國在量子生態(tài)系統(tǒng)中多年的投資和已經(jīng)取得的進(jìn)展的基礎(chǔ)上，成為一個領(lǐng)先的量子國家。我們將大規(guī)模地、長期地投資于尖端科學(xué)和為我們帶來成功的人才領(lǐng)域。我們將支持量子企業(yè)，這些企業(yè)正在推動量子技術(shù)的商業(yè)化，并確保將理念和知識轉(zhuǎn)化為可以在整個經(jīng)濟(jì)中使用的產(chǎn)品和服務(wù)，為所有公民帶來利益。我們將在國際上分享和傳遞知識理念，建立安全的供應(yīng)鏈，并就最支持創(chuàng)新、最符合道德的量子技術(shù)全球治理和監(jiān)管領(lǐng)域展開合作。我們將使英國成為前沿科學(xué)突破的發(fā)源地，成為世界上開辦和發(fā)展量子企業(yè)的最佳場所，在國際量子和科技界發(fā)出領(lǐng)先的聲音，并吸引國際量子人才。在量子技術(shù)發(fā)展的早期階段，我們通過運用政府所有可用的杠桿來加強整個量子生態(tài)系統(tǒng)。隨著技術(shù)的成熟，以及在特定領(lǐng)域成功的技術(shù)解決方案變得更加清晰，量子技術(shù)的方法可能需要隨之改變，要量身定制。我們要與英國量子社區(qū)合作，了解什么是有效的，以及需要如何適應(yīng)，這將是未來量子技術(shù)方法的重要組成部分。我們將就未來量子計劃廣泛征求意見。