2022年2月3日，兰德公司发布《美中量子技术产业基础评估》报告，用一套通用指标评估国家量子技术产业基础，包括科学研究、政府活动、产业活动和技术创新等四类31个指标。报告全面评估了美国量子技术产业基础现状，对比分析了美中量子产业基础差异，提出了加强美国量子产业基础的政策建议。
量子技术处于早期阶段，其产业基础的相关组成部分更为广泛，报告中确定了学术界和国家实验室、政府、产业界三类关键参与主体。报告进一步评估了量子计算、量子通信和量子传感三个细分领域的产业基础，认为美国目前是量子技术的全球领导者，在量子计算、量子传感方面处于领先地位；中国在量子通信方面处于领先地位，在量子计算的部分技术路径上与美国相当。
一、美国量子产业基础评估的主要发现
1. 美国在量子技术方面的整体科研产出广泛、稳定，在量子计算、量子通信、量子传感领域均处于或接近全球前沿
美国拥有广泛的学术研究基础，过去十年里，1500多个机构产出了超10,000篇的研究论文，其中量子计算领域的论文最多，其次是量子通信和量子传感，三个领域的论文数量都有稳定增长。在高被引论文方面，美国在量子计算和量子通信领域的高被引论文总量位居全球首位（中国在量子通信领域的高被引论文数量位居第一）。美国的量子技术研究是高度全球化的，大约一半的研究论文属于国际合作产出，甚至小部分是与战略竞争对手的军事大学合作的。
2. 美国政府是量子技术的最大研究资助者，2021年的研发支出约7.1~7.9亿美元
在国家量子计划的推动下，美国政府的投入以每年超过20%的速度稳步增长。
3. 美国的量子技术部署主要由私营部门推动，呈百家争鸣之势
美国量子技术方面的私营企业广泛且多样，至少有182家企业在探索不同的技术方案和应用，主要集中在量子计算领域，其次是量子传感，而专注于量子通信的公司较少。风险投资是初创企业的重要融资来源，目前公布的风险投资金额达12.8亿美元，主要集中在量子计算领域，大部分资金流向PsiQuantum（5.09 亿美元）、D-Wave Government Systems（2.56 亿美元）和 Rigetti Computing（1.99 亿美元）这三个公司。
4. 美国在量子计算和量子传感领域处于领先地位
截至2021年7月，在量子计算领域，美国在大多数技术方案中展示了性能最高的原型，在超导量子计算方面，美中展示了同水平的性能优势；在量子传感领域，美国处于领先地位；在量子通信领域，美国的研发仍以学术性为主。
二、中国量子产业基础评估的主要发现
1. 中国在量子通信、量子计算、量子传感领域的科研产出都很高
中国在量子技术方面的研究非常活跃，过去十年中，2000多个机构产出14000多篇的研究论文，产出数量稳步增长。在高被引论文方面，中国在量子计算和量子传感领域的高被引论文数量低于美国，而在量子通信领域高于美国，同时这三个领域的高被引论文总量位居全球第二。在量子密钥分发、量子密码和量子成像等美国国防优先级较低的方向上，中国的研究比例明显高于美国。
2. 中国高层领导人将量子技术视为战略重点，但关于中国政府对量子技术研发投入总额尚无一致的官方报道，无法判定是否高于美国。
3. 中国量子技术研发主要集中在由政府资助的实验室，技术进步迅速。与美国相比，中国的私营企业在量子信息的研发中发挥作用较小，而且更关注量子通信。
4. 中国在超导量子计算方面与美国大致相当，高斯玻色取样量子计算原型机“九章”处于全球领先，而其他量子计算方法均落后美国。中国在量子通信领域处于世界领先，但在量子传感方面落后美国。
三、美中产业基础对比的重要发现
1. 当前评估美国私营部门在量子技术商业应用方面取得的成功还为时过早。大多数量子技术处于早期阶段，预计在今后的几年内不会出现明确的应用，最终的应用仍然是高度不确定的。目前，尚未发现美国在生产能力、供应链、商业融资或技术能力方面存在任何关键的差距或直接的漏洞，但由于尚无可供评估的商用量子产品，无法预测未来是否存在差距或漏洞。
2. 美中两国的研发重点存在差异，美国更关注量子计算，而中国更关注量子通信，量子计算紧随其后。
3. 一些美国量子技术公司依赖少数供应商的高质量组件，尤其是激光器和光学元件。这些供应商大多位于欧洲，少数在日本。尚未发现美国对战略竞争对手的任何关键性依赖。高质量大尺寸蓝宝石晶圆有可能成为一种关键量子材料，而俄罗斯是为数不多的提供者之一。量子技术没有单一的供应链，不同的技术方案需要的组件可能完全不同，因此，多条供应链之间几乎没有重叠且依赖关系也大相径庭。
4. 现阶段对量子计算和通信技术实行出口管制将减缓科学进步。开放的科学研究是技术进步的主要驱动力，量子计算和通信技术成熟度水平很低，且许多领先人才并不服务于美国，因此该领域的进步需要高度国际化的合作和努力，而出口管制会阻碍这种合作。目前，尚未发现量子计算或量子通信技术直接用于国防，也无法预测哪种技术方案将最终成功。
5. 在量子计算领域，中国在囚禁离子方向落后于美国。在量子通信领域，美国国防部比较关注量子存储器，而对量子密钥分发关注度较低。
6. 量子技术能力正在迅速变化，量子技术应用时间表是高度不确定的，主要表现为：（1）短中期来看，量子技术的领先国地位可能发生多重变化，不一定限于美中之间；（2）多种技术方案正在研发中，最佳技术方案可能重塑量子技术的领先秩序；（3）目前大多数量子技术尤其是嘈杂中型量子（NISQ）计算机尚无明确的近期应用，因此商业需求有限；（4）一些美国公司正致力于开发具有挑战性的共性技术（如拓扑、量子纠错）以大幅提高硬件性能。这些共性技术的突破会大幅缩短量子计算商用的时间，但硬件能力的发展可能比目前预期的要慢。
四、对美国政策制定者的建议
1. 继续在量子技术领域提供广泛的政府研发支持，平衡政产研发投入的技术方向。
鉴于量子技术处于成熟度水平的早期阶段，以及最终应用和最佳技术路径的高度不确定性，决策者应继续为多样化的量子技术组合提供资金。在规划总体投资组合时，决策者应了解产业活动，并应确保政府的所有战略优先事项都得到私营部门和公共部门的支持。例如，美国私营部门的大部分投资目前都集中于量子计算，那么决策者应确保对量子通信和量子传感的政府资助力度。考虑到量子通信技术可能会推动量子计算和量子传感网络的发展，建议美国政府即使不打算部署量子密钥分发等，也应当继续支持这些技术的基础研究。
2. 保护美国主要量子技术公司的量子技术项目。
一些关键公司推动了众多量子技术的进步，尤其在量子计算和量子传感领域。美国政府应该监测这些商业项目的重要进展或挑战。如果取得了重大进展，政府需要帮助公司保护技术，防止技术盗窃或泄露给战略竞争对手。美国政府应酌情与公司分享安全威胁信息，帮助它们增强防御能力，或者引导它们解决特定的技术泄露风险。
3. 监测量子初创企业的财务状况和所有权
鉴于量子技术目前还没有任何明确的近期商业应用，在可预见的未来，量子技术领域的初创企业将不会有明确的收入来源。规模较大的初创企业主要依靠风险投资，而且大部分风投资金只会流向少数几家公司，如果技术不可行，风险投资将很快会枯竭。关键量子公司的财务风险可能会极大地扰乱美国新生的量子产业，政策制定者应该对初创企业的财务状况进行监测。同时，美国政府应该监测国外公司对本土小型量子技术公司的收购动向，以防先进技术外流进而失去技术领先地位。
4. 监测量子产业关键要素的国际流动，如关键组件和材料、专业技能人才，以及量子技术产品
许多量子技术的高质量组件来自国外。尽管尚未发现任何关键的供应链环节依赖于战略竞争对手，但未来存在不确定性。政策制定者应该尝试监测不同技术方案的多条供应链，以期在未来快速赢得战略优势。量子信息是一个高度国际化的技术合作领域，此次评估发现一些研究是与中国学者（尤其是军事大学的学者）合作完成的，存在技术泄露风险。美国和中国作为量子信息方面的全球领导者，双方的合作研究可以产生积极的政治和科学成果，不建议限制这种合作，但是应该监测科技泄漏的风险。
5. 当前不需要对量子计算机或量子通信系统实施出口管制
出口管制将过早地限制科学思想的交流，从而减缓技术进步。广泛的领域专家有助于早期原型试验，可以加速发现国防应用机会。此外，出口管制可能会威胁到美国小型初创企业的财务状况，而这些企业正在推进量子技术的发展。鉴于目前量子产品应用的不确定性，现阶段无法判断并针对威胁美国国家安全的特定量子计算和通信技术制定出口管制措施。但是，美国政府应该要求本土制造商向政府报告其量子计算和通信设备在海外的销售情况，以帮助政府监测他们的部署状况。未来，一旦技术更接近于有效应用，例如破译密码，商务部和国务院的决策者就应该考虑出口管制的必要性。
6. 定期评估快速变化的量子产业基础
全球量子产业基础发展迅速，但“杀手级应用”尚未出现。确定比较基线是评估新兴领域产业基础的难题：如果对量子技术领域发展缺乏长期跟踪或无法从其成功应用中吸取经验教训，很难在一个时间点合理评估其实力。政策制定者应定期评估量子产业基础的状况，以确定其发展态势，进而采取相应的举措。除了跟踪美国和盟国的产业基础外，决策者还应跟踪非盟国在最终产品和战略应用方面的进展情况，例如，中国已经在量子通信领域展示了一些超越美国的能力。
注：本报告完成时间是2021年10月。
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