國外推進(jìn)量子科技發(fā)展的典型做法與經(jīng)驗(yàn)啟示

量子力學(xué)是人類探究微觀世界規(guī)律的重大成果，自20世紀(jì)20年代量子力學(xué)理論發(fā)展成熟以來，直接催生了半導(dǎo)體、激光、核聚變、衛(wèi)星定位、材料等重大技術(shù)發(fā)展，極大地改變了人類的生產(chǎn)生活方式，也改變了軍隊(duì)作戰(zhàn)模式和樣貌，被稱為“第一次量子革命”。近年來，隨著量子調(diào)控技術(shù)的巨大進(jìn)步，以量子通信技術(shù)、量子計(jì)算技術(shù)、量子測量技術(shù)為代表的量子科技迅速發(fā)展，對傳統(tǒng)技術(shù)體系帶來顛覆性、重構(gòu)性技術(shù)創(chuàng)新沖擊，世界各國競相探索量子科技在經(jīng)濟(jì)和軍事領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用，拉開了“第二次量子革命”的序幕。

2020年10月，習(xí)近平總書記在中共中央政治局第二十四次集體學(xué)習(xí)時(shí)指出，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(qiáng)量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局。黨的二十大報(bào)告指出要“增加新域新質(zhì)作戰(zhàn)力量比重”，這對加速量子科技發(fā)展也提出了時(shí)代要求。在此背景下，針對我國量子科技發(fā)展面臨的問題，分析國外推進(jìn)量子科技發(fā)展的典型做法與經(jīng)驗(yàn)啟示，對加快推進(jìn)我國量子科技高質(zhì)量發(fā)展具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

一、我國量子科技發(fā)展面臨的問題

經(jīng)過多年發(fā)展，我國在量子科技領(lǐng)域取得了一系列重大研究成果和關(guān)鍵技術(shù)突破。在量子通信方面，率先發(fā)射了首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”，建成了千公里級的量子保密通信“京滬干線”。在量子計(jì)算方面，研制出世界首臺光量子計(jì)算原型機(jī)“九章”和超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之號”。在量子測量方面，首次實(shí)現(xiàn)了亞納米分辨的單分子光學(xué)拉曼成像，在溫室大氣條件下獲得了世界首張單蛋白分子的磁共振譜。但在推進(jìn)量子科技發(fā)展方面，還存在不少矛盾問題。

（一）技術(shù)瓶頸制約量子科技產(chǎn)業(yè)化規(guī)?；瘧?yīng)用

當(dāng)前，量子科技處于科研攻堅(jiān)和產(chǎn)業(yè)化早期階段，很多技術(shù)瓶頸尚未突破，尚無成熟產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化產(chǎn)品，無論是民用還是軍事領(lǐng)域，距離規(guī)?；瘧?yīng)用還有較大差距。在量子通信方向，理論上的量子通信協(xié)議還難以實(shí)現(xiàn)，保密性難以達(dá)到理論效果；單光子探測技術(shù)難題尚未解決，限制了數(shù)據(jù)傳輸和接受功能的有效實(shí)現(xiàn)。在量子計(jì)算方向，目前處于理論研究階段，主要的瓶頸問題是物理硬件實(shí)現(xiàn)，高性能材料、制造工藝設(shè)備等方面還難以滿足產(chǎn)品化要求。在量子測量方向，工程化應(yīng)用面臨諸多難題，如量子態(tài)的糾纏特性、相干性以及攜帶量子態(tài)信息載體的能量微弱性都制約量子測量的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)化規(guī)?；瘧?yīng)用對于技術(shù)穩(wěn)定性、可靠性等性能指標(biāo)具有較高的要求，而量子科技作為典型的基礎(chǔ)研究，其技術(shù)探索與突破具有長期性、復(fù)雜性和不確定性，這制約了量子科技成果向產(chǎn)品項(xiàng)目轉(zhuǎn)化進(jìn)程。

（二）支撐量子科技發(fā)展的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)不強(qiáng)

量子科技研發(fā)到應(yīng)用，需要經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、工程化集成與驗(yàn)證等階段，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化項(xiàng)目化。目前，量子科技研究成果尚處于僅有少量零部件、元器件制造的產(chǎn)業(yè)鏈最上游階段，尚無成熟產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化產(chǎn)品，離實(shí)現(xiàn)在信息化智能化設(shè)施設(shè)備上加載應(yīng)用還有距離。我國產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)支撐量子科技高質(zhì)量發(fā)展的自主可控性不高。

（三）量子科技研究布局缺乏宏觀統(tǒng)籌

量子科技發(fā)展既需要物理、計(jì)算機(jī)科學(xué)、材料等學(xué)科交叉應(yīng)用，也需要光電技術(shù)、工程技術(shù)、空間技術(shù)等技術(shù)領(lǐng)域集智攻關(guān)，以及相關(guān)部門和企業(yè)的有效協(xié)同。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，“十三五”期間，我國量子科技領(lǐng)域研究經(jīng)費(fèi)高達(dá)3.37億美元，并啟動了“量子調(diào)控與量子信息”等國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目。但研究布局中，主要以分散的地方力量為主，在頂層設(shè)計(jì)上缺乏宏觀統(tǒng)籌，沒有建立跨部門、跨領(lǐng)域、跨行業(yè)聯(lián)合的量子科技研究機(jī)構(gòu)，也未發(fā)布量子科技發(fā)展總體規(guī)劃計(jì)劃。目前，我國量子科技研究方面，以中科大為首牽頭聯(lián)合多家單位組建的“量子信息與量子科技前沿協(xié)同創(chuàng)新中心”是量子科技主要力量，但是對于軍隊(duì)科研院所和高校研究整合非常有限，僅有國防科技大學(xué)參與了該計(jì)劃。在缺乏足夠的軍隊(duì)力量參與情況下，從事量子科技基礎(chǔ)研究的地方高校、科研院所，對于軍事應(yīng)用需求和關(guān)鍵指標(biāo)等缺乏充分了解，難以將相應(yīng)要求融入到研究路線中。此外，目前產(chǎn)學(xué)研用尚未達(dá)到深入合作狀態(tài)，科研模式存在重論文發(fā)表輕成果轉(zhuǎn)化，政府、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)等各方力量分布較為分散，缺乏緊密合作，多方協(xié)同格局尚未形成。

（四）成果向產(chǎn)品應(yīng)用轉(zhuǎn)化面臨人才難題

一是量子科技研究力量薄弱，限制了量子科技向產(chǎn)品應(yīng)用轉(zhuǎn)化。我國量子科技發(fā)展處于起步階段，缺乏量子科技專業(yè)型、技能型人才，針對量子科技領(lǐng)域的人才引進(jìn)、培養(yǎng)、選拔、激勵(lì)機(jī)制還有待進(jìn)一步完善。二是亟需擴(kuò)大我國國際量子科技研發(fā)合作力量。盡管量子科技在民用和軍用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，但量子技術(shù)本身發(fā)展和轉(zhuǎn)化也面臨多重挑戰(zhàn)，亟需在以美西方同盟封鎖打壓我國科技進(jìn)步的背景下，探索新路徑新模式，加大同國際量子技術(shù)專業(yè)機(jī)構(gòu)和力量合作交流。三是缺乏針對決策者的激勵(lì)包容機(jī)制。量子科技實(shí)踐應(yīng)用主要處于探索階段，在理論和實(shí)踐方面尚需研究深化，在實(shí)踐場景中應(yīng)用還面臨可行性、可靠性檢驗(yàn)，決策者需要承擔(dān)較高風(fēng)險(xiǎn)。

二、國外推進(jìn)量子科技發(fā)展的典型做法

鑒于量子科技在軍事和民用領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景，世界各國都在不斷加強(qiáng)研發(fā)投入、加速專利申請，力爭在這次技術(shù)變革中取得領(lǐng)先，如美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室通過量子信息技術(shù)為士兵提供便攜式定位，英國研發(fā)推出可應(yīng)用于國防安全領(lǐng)域的新型量子成像儀，德國致力于打造可應(yīng)用于軍事保密通信、軍工企業(yè)、政府機(jī)關(guān)和民用機(jī)構(gòu)的量子網(wǎng)絡(luò)，日本大力推動量子傳感器、量子中繼技術(shù)等發(fā)展并開始建立全球量子加密網(wǎng)絡(luò)。這些國家主要有以下五個(gè)方面的典型做法值得借鑒。

（一）聯(lián)合制定發(fā)展戰(zhàn)略，同步推進(jìn)量子科技研用

2002年美國率先制定了《量子信息科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》，擘畫了量子科技發(fā)展路線圖、時(shí)間表，2007年美國國防部高級研究計(jì)劃局將量子科技核心技術(shù)納入戰(zhàn)略規(guī)劃，并在2016年將量子科技納入國防部軍隊(duì)發(fā)展計(jì)劃中，這一系列戰(zhàn)略性文件提高了量子科技軍用和民用科研領(lǐng)域的地位，指引了量子科技迅速有序發(fā)展。英國國防部在2020年發(fā)布《2020年科技戰(zhàn)略》，提出以“國家量子技術(shù)項(xiàng)目”的模式推進(jìn)量子科技發(fā)展。歐盟、日本、印度、澳大利亞、韓國等也發(fā)布了類似的量子科技頂層發(fā)展規(guī)劃，從國家層面統(tǒng)籌整體科技資源，共同推進(jìn)量子科技研究突破，為軍民兩用奠定基礎(chǔ)?？傮w上看，在頂層規(guī)劃驅(qū)動下，科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)和軍方開始聯(lián)合布局量子科技研發(fā)，為量子通信、量子計(jì)算、量子測量領(lǐng)域重要突破提供了支撐，如美國產(chǎn)生了一批涵蓋量子科技發(fā)展所需的真空系統(tǒng)、光電器件、產(chǎn)品解決方案等各環(huán)節(jié)的量子科技企業(yè)，已實(shí)現(xiàn)向美國航空航天局及軍方有關(guān)部門供貨。

（二）建立健全政策機(jī)制，有效支撐量子科技兩用發(fā)展

美國在2018年簽署《國家量子倡議法案》，從法律層面建立了美國政府統(tǒng)籌推進(jìn)量子科技發(fā)展的基石，該法案授權(quán)美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院、國家科學(xué)基金會和能源部加強(qiáng)量子信息科學(xué)研發(fā)計(jì)劃、研究中心和聯(lián)盟的建設(shè)，倡議美國民用、國防和情報(bào)部門在量子科技研發(fā)投入上協(xié)調(diào)一致。同時(shí)，為了加強(qiáng)軍民統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，美國根據(jù)該法案成立了國家量子科技協(xié)調(diào)辦公室、量子信息科學(xué)小組委員會和國家量子計(jì)劃咨詢委員會、量子科學(xué)對經(jīng)濟(jì)和安全影響小組委員會等協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)。其中，量子科學(xué)對經(jīng)濟(jì)和安全影響小組委員會設(shè)在美國國家科學(xué)技術(shù)委員會，由國防部、國家安全局、能源部和白宮科技政策辦公室共同主持，協(xié)調(diào)推進(jìn)量子科技軍民兩用研發(fā)應(yīng)用。通過政策機(jī)制的健全完善，為量子科技從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)品化再到武器裝備部署，暢通了轉(zhuǎn)化鏈路。

（三）打造產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟，聚力加速量子技術(shù)突破

美國成立了由行業(yè)、學(xué)術(shù)界和聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)人員組成的國家量子計(jì)劃咨詢委員會，對國家量子計(jì)劃進(jìn)行獨(dú)立評估并提出建議，以在審核和修訂國家量子計(jì)劃時(shí)參考，奠定了產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合的基礎(chǔ)。目前，美國已經(jīng)形成了以政府引領(lǐng)、12個(gè)國家量子科技研究所為支撐，政府、軍隊(duì)、科研院所和企業(yè)聯(lián)合協(xié)同發(fā)展的量子科技發(fā)展合力。同時(shí)，成立了由政府主導(dǎo)、協(xié)會主建、企業(yè)主創(chuàng)，吸引大型軍工企業(yè)、制造業(yè)和優(yōu)勢中小企業(yè)以及高?？蒲性核葏⑴c的量子經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)盟，推動了政府、軍方、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)等多方參與者在量子科技發(fā)展布局中的無縫銜接。通過產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合，產(chǎn)生了一批脫胎于頂尖實(shí)驗(yàn)室、擁有領(lǐng)軍技術(shù)專家支撐的量子初創(chuàng)企業(yè)，為美國量子技術(shù)突破，尤其是量子計(jì)算方面實(shí)現(xiàn)國際領(lǐng)先，提供了產(chǎn)業(yè)鏈支撐。

（四）強(qiáng)化資金資源支持，著力加大量子科技科研投入

以美國國防部為代表的軍方機(jī)構(gòu)，高度重視量子科技研發(fā)投入，主導(dǎo)了量子科技領(lǐng)域相關(guān)投資計(jì)劃的制定和實(shí)施，如2019到2021年發(fā)布的《國防授權(quán)法案》，均規(guī)定了量子信息科學(xué)研發(fā)內(nèi)容及年度預(yù)算，用于加強(qiáng)量子技術(shù)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。同時(shí)，也高度重視通過項(xiàng)目布局支持加大研發(fā)投入，如高級研究計(jì)劃局先后支持了替代性計(jì)算、噪聲中尺度量子器件優(yōu)化等量子計(jì)算相關(guān)項(xiàng)目，情報(bào)高級研究計(jì)劃局支持了增強(qiáng)型量子計(jì)算機(jī)等研發(fā)項(xiàng)目。歐盟從區(qū)域發(fā)展和安全角度出發(fā)，在2018年制定的量子技術(shù)旗艦計(jì)劃，預(yù)計(jì)未來十年投入10億歐元推進(jìn)量子科技尖端領(lǐng)域研究。英國聯(lián)合軍地部門、學(xué)術(shù)界、工業(yè)界及其他利益相關(guān)方聯(lián)合形成資金投資策略，總投資近6億英鎊，更加面向量子科技軍民兩用需求和應(yīng)用。這些國家和地區(qū)通過制定實(shí)施資金支持計(jì)劃，建立了一批量子技術(shù)研究機(jī)構(gòu)，聚集了一批高端研究人才，加速了量子科技各方向突破，不斷縮短量子科技產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用里程。

（五）聚焦專業(yè)人才培養(yǎng)，打造量子科技高端人才隊(duì)伍

美國國家科學(xué)基金會、能源部、國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院等提供多項(xiàng)專項(xiàng)資金用于資助量子科技基礎(chǔ)研究，著力培養(yǎng)下一代量子科學(xué)家、工程師、企業(yè)家等，已形成基礎(chǔ)廣、多元化量子科技研究人才隊(duì)伍培養(yǎng)格局。同時(shí)，美國強(qiáng)調(diào)量子科技對經(jīng)濟(jì)和安全的雙重影響，制定了從全球吸引量子科技高素質(zhì)專業(yè)人才的引進(jìn)政策，為未來量子科技產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供高質(zhì)量人才保障。英國也在不斷加大量子科技人才培養(yǎng)力度，如在國防科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)立了量子科技方向博士培養(yǎng)計(jì)劃等，旨在培養(yǎng)了解技術(shù)需求、具備量子科技科研能力和應(yīng)用轉(zhuǎn)化服務(wù)能力的專家隊(duì)伍。在科技人才培養(yǎng)中增加量子科技研究專業(yè)化訓(xùn)練，已經(jīng)逐漸成為各國推進(jìn)量子科技發(fā)展的重要手段和布局未來研究的重要路徑。

三、對加快推進(jìn)我國量子科技高質(zhì)量發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)啟示

加快推進(jìn)我國量子科技高質(zhì)量發(fā)展，要堅(jiān)持目標(biāo)和結(jié)果導(dǎo)向，以提升科技創(chuàng)新競爭力和新域新質(zhì)戰(zhàn)斗力為主攻方向，充分借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)做法，在做好頂層設(shè)計(jì)統(tǒng)籌、整合科技資源、強(qiáng)化聯(lián)合攻堅(jiān)等方面全方位發(fā)力，加速推進(jìn)量子科技領(lǐng)域理論研究和關(guān)鍵核心技術(shù)突破，為搶占量子科技國際競爭制高點(diǎn)、構(gòu)筑軍事和經(jīng)濟(jì)發(fā)展新優(yōu)勢提供“硬核引擎”。

（一）做好量子科技發(fā)展頂層設(shè)計(jì)統(tǒng)籌

一是加強(qiáng)量子科技發(fā)展戰(zhàn)略制定和執(zhí)行，頂層擘畫推進(jìn)量子科技發(fā)展的路線圖，有效引導(dǎo)量子科技研發(fā)和落地。二是建立量子科技領(lǐng)域戰(zhàn)略研判機(jī)制，聚焦量子科技發(fā)展大勢，找準(zhǔn)我國量子科技發(fā)展的切入點(diǎn)和突破口，加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)和工藝與量子科技交叉融合、集成創(chuàng)新，體系化前瞻布局量子科技發(fā)展能力。三是強(qiáng)化研究專項(xiàng)統(tǒng)籌銜接，推進(jìn)有關(guān)部門聯(lián)合組織實(shí)施一批長周期量子科技重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)，建立健全軍民聯(lián)合申報(bào)量子科技專項(xiàng)機(jī)制，鼓勵(lì)科研單位和企業(yè)開展申請量子科技研究。四是強(qiáng)化量子科技領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈上下游布局，著力提升關(guān)鍵核心技術(shù)和設(shè)備器件自主可控水平，為推進(jìn)量子科技規(guī)模化應(yīng)用奠定工業(yè)基礎(chǔ)。

（二）強(qiáng)化量子科技研發(fā)資源整合

整合中國科學(xué)院、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、清華、北大、國防科技大學(xué)等高?？蒲性核?，地方量子科學(xué)研究院等新型研發(fā)機(jī)構(gòu)以及大型軍工集團(tuán)下屬科研院所，擁有專門量子科技研究轉(zhuǎn)化部門的華為、騰訊、阿里巴巴、百度等高科技企業(yè)等創(chuàng)新資源，系統(tǒng)布局量子通信、量子計(jì)算、量子測量等各方向的量子技術(shù)創(chuàng)新中心，探索建立人員交流機(jī)制、與企業(yè)研發(fā)合作機(jī)制、稅收減免獎(jiǎng)勵(lì)等制度，推動高校、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)之間緊密合作，鼓勵(lì)地方高校、科研院所向企事業(yè)單位開放量子科技實(shí)驗(yàn)設(shè)施、科技信息等資源，促進(jìn)先進(jìn)制造工藝技術(shù)與量子科技融合發(fā)展。同時(shí)，深化產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同，強(qiáng)化工業(yè)部門與軍地科研機(jī)構(gòu)經(jīng)常性交流，提煉量子科技領(lǐng)域應(yīng)用需求，開展專業(yè)研發(fā)和工藝改進(jìn)，推進(jìn)實(shí)踐應(yīng)用。

（三）強(qiáng)化軍民聯(lián)合攻堅(jiān)關(guān)鍵技術(shù)

一是充分發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，整合各方優(yōu)勢科研力量，緊抓量子科技領(lǐng)域基礎(chǔ)研究、尖端技術(shù)、重大專項(xiàng)，超前布局關(guān)鍵性空白技術(shù)領(lǐng)域，全面推動量子科技原始創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。二是布局一批量子科技攻堅(jiān)專項(xiàng)，統(tǒng)籌量子科技領(lǐng)域人才、基地、項(xiàng)目，加快推進(jìn)量子科技基礎(chǔ)研究突破和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，爭創(chuàng)一批高水平原創(chuàng)成果。三是探索建設(shè)一批量子科技領(lǐng)域新型科研機(jī)構(gòu)，引導(dǎo)高校、科研院所、先進(jìn)企業(yè)等，聚焦量子科技在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)兩方面重大應(yīng)用方向，聯(lián)合開展一批事關(guān)國家和國防安全、具有軍民兩用特征的重點(diǎn)攻關(guān)專項(xiàng)。四是探索開展量子科技對外科研合作，圍繞量子科技應(yīng)用前沿，建立國際科研合作網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化技術(shù)同盟路線選擇，合作提升研究層次和水平。

（四）強(qiáng)化量子科技人才培養(yǎng)

加快培養(yǎng)量子科技高水平人才隊(duì)伍，加強(qiáng)高校電子材料、系統(tǒng)架構(gòu)、器件研發(fā)、算法設(shè)計(jì)等多個(gè)方向相關(guān)學(xué)科和課程體系建設(shè)，造就一批既能把握世界科技大勢、緊跟量子科技前沿，又能把握國家發(fā)展需求、善于統(tǒng)籌轉(zhuǎn)化的世界級領(lǐng)軍人才。同時(shí)，強(qiáng)化參與國際量子科技領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，圍繞量子通信、量子計(jì)算、量子測量等方面標(biāo)準(zhǔn)研制，整合優(yōu)勢力量推動相關(guān)術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)研制和標(biāo)準(zhǔn)專利布局，提升參與國際標(biāo)準(zhǔn)化制定的話語權(quán)和影響力。

（作者為國家發(fā)展改革委經(jīng)濟(jì)與國防協(xié)調(diào)發(fā)展研究中心助理研究員）