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《美国推动量子信息科学发展的政策考量因素有哪些?》

量子信息科学(QIS)被公认为是具有战略意义的前沿领域,其技术应用可能对各行各业带来颠覆性影响。量子信息科学已成为世界主要国家科技竞逐的战略制高点。

201911月,美国国会研究服务部(CRS)发布《量子信息科学(QIS):应用、全球性研发以及政策考量》。报告概述了美国政府在量子领域的研发投入和发展举措,国际关于QIS的发展倡议及现状,并提出了美国政府推动量子信息科学发展的政策考量因素。

 
 
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主要内容:

一、国际QIS倡议及发展现状

1.美国

美国政府对QIS的兴趣至少可以追溯到20世纪90年代中期,当时美国国家标准与技术研究院(NIST)和美国国防部(DOD)举行了有关该主题的首次研讨会。QIS2008财年网络和信息技术研究与开发计划年度预算中被首先提到,此后QIS一直是该计划的重要组成部分。

20157月,奥巴马政府正式启动国家战略计算计划,旨在使高性能计算(HPC)研发与部署最大程度地造福于经济竞争与科学发现。该计划提出了5项战略目标,确立了相关领导机构、基础研发机构和部署机构,并设立了一个执行理事会。

20167月,在白宫科学技术政策办公室(OSTP)的领导下,美国国家科学技术委员会(NSTC)发布了《推进量子信息科学:国家挑战与机遇》。该报告简要介绍了QIS相关学科,总结了各技术领域和基础研究领域的发展和潜在影响,确定了推进过程中的障碍和解决这些问题的潜在方法,调查了相关联邦投资情况并探讨了在国际和私营部门共同努力的背景下联邦政府的未来发展方向。

20189月,美国国家科学技术委员会发布了《国家量子信息科学战略概述》,该报告系统性地总结了量子信息科学带来的挑战、机遇,以及为维持和扩大美国在QIS领域的领导地位应做出的努力。

201812月,美国通过《国家量子计划法案》,落实国家量子计划正式成为美国法律,为美国加速量子科技的研发与应用,夺取战略性领先优势提供了立法保障。

2.中国

2006年,中国在《国家中长期科技发展规划纲要(2006-2020)》中将QIS研究列为四大专项之一。中国每年用于QIS研发的资金约为2.44亿美元。

2017年,中国开始建设国家QIS中心。与此同时,中国还在积极地寻找QIS领域的优秀专家。自2008年以来,中国已提供了一系列相关激励措施以吸引目前在海外生活和工作的中国QIS专家和企业家回中国发展。

2016年至2018年期间,中国成为首个实现3个重要QIS里程碑的国家:

20168月,中国发射了世界上第一颗量子卫星;

20179月,北京和上海一同启动了远距离量子通信固网项目;

20181月,北京中国科学院联合维也纳奥地利科学院召开了第一次远距离量子视频会议。

3.欧盟

2016年,欧盟量子技术旗舰计划首次在欧盟《量子宣言》中被提出,并于20188月在《量子技术路线规划》中作了更新,该计划为期10年,斥资11亿美元,旨在促进欧盟QIS基础研发投资进一步实现商业化运作。该计划的目标是:

培育具有竞争力的欧洲量子产业,使欧洲成为未来全球工业格局的领导者;

扩大欧洲在量子研究领域的领导地位和卓越贡献;

使欧洲成为创新企业和量子技术投资领域的魅力之地;

得益于量子技术的进步,为能源、健康、安全和环境等领域的严峻挑战提供更好的解决途径。

二、美国发展QIS的政策考量因素

1.机构边界

QIS领域的研究通常是在机构内进行的,很少进行必要的协调,造成了大学研究人员间缺乏协调与合作的巨大困境。许多专家和研究人员认为,相较于各行其道,鼓励其相互间的协作将带来更大的发展潜力。

2.教育和从业者培训

科学家和行业代表认为,当前的学术教育和从业者培训计划不足以确保QIS研发的可持续性发展。

3.技术与知识转化

QIS技术转化过程中,从大学获得专利和取得知识产权许可的复杂困境、缺乏强大的风险投资环境以及难以将合格应届毕业生和经验丰富科学家与公司建立联系等问题,严重阻碍了技术的商业化发展。业界和政府代表指出,仍需实施必要的联邦计划来解决这些问题。

4.材料与制造

QIS应用的发展在很大程度上取决于新型量子材料的生产以及改进制造量子材料和封装硬件的必要工具,这些封装硬件目前只能利用其他可行的形式进行替代。科学家们普遍认为,QIS领域的研发突破主要取决于材料与制造方面挑战的攻克。

5.稳定的注资

与其他研发计划一样,QIS也会受到联邦资金波动的影响。一些人断言,资金上的波动减慢了QIS发展速度,并拖延了合格员工队伍壮大的进程。某些注资的不稳定性使联邦机构之间的协调不足,亦导致了大学研究计划执行过程中的不确定性。而这种不确定性亦同时可能导致那些有潜质的研究人员在美国以外寻求机会或被外国政府或公司招入麾下。

 

 

目录:

引言

QIS应用

传感与计量
通信
计算与仿真
美国政府QIS研究历史及注资情况
美国政府QIS倡议和行动
国家科学技术委员会“推进量子信息科学:国家挑战与机遇”
国家科学技术委员会“量子信息科学的国家战略概述”
商务部拟议规则制定的预先通知“对某些新兴技术的审查控制”
国家科学技术委员信息请求函“国家量子信息科学战略概述”和白宫量子峰会
总统行政命令13885号“建立国家量子计划咨询委员会”
国际QIS倡议
中国
欧盟
英国
加拿大
美国国会活动:第116届国会
美国国会活动:第115届国会
立法
国家量子倡议法案(S.3143,HR 6227)
量子计算研究法案(S.2998)
能源部量子信息科学研究法案(S.3673)
听证会
美国在量子技术领域领导地位
中国对新兴技术和指数级技术的追求
颠覆者系列,量子
美国的政策考量
机构边界
教育和从业者培训
技术与知识转化
材料与制造
稳定的注资

 

 
 
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