2025年4月14日，美國ITI（信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)委員會）發(fā)布《量子技術(shù)政策指南》。目前美國正處于多個方向量子技術(shù)從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵窗口期，ITI認(rèn)為在量子技術(shù)領(lǐng)域尤其是量子計算方面搶占先機，能夠為美國帶來顯著的戰(zhàn)略優(yōu)勢，ITI在此時間節(jié)點發(fā)布的指南聚焦于建言美國政府全力解決產(chǎn)業(yè)化瓶頸問題。目前中美在三大量子產(chǎn)業(yè)化方向各有優(yōu)勢，專利數(shù)量及產(chǎn)業(yè)化配套水平差異較大，預(yù)計中國將按照差異化路徑進(jìn)一步開展量子產(chǎn)業(yè)競賽。
發(fā)布背景
目前美國正處于多個方向量子技術(shù)從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵窗口期。美國自2018年通過《國家量子倡議法案》(NQIA)后，在美國政府統(tǒng)籌、產(chǎn)學(xué)研各類機構(gòu)協(xié)同推進(jìn)下，部分量子技術(shù)已經(jīng)具備產(chǎn)業(yè)化條件或已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)化。一是量子混合計算系統(tǒng)已經(jīng)證實具備復(fù)雜場景精確模擬能力并在醫(yī)藥、材料學(xué)和復(fù)雜政務(wù)等領(lǐng)域開始應(yīng)用。近期研究表明，量子計算與人工智能、高性能計算（HPC）在分析催化反應(yīng)方面具有高度協(xié)同潛力，借助于大規(guī)模的密度泛函計算(DFT)，特別適合于量子-經(jīng)典混合工作流程和復(fù)雜映射環(huán)境。2025年2月，通用動力信息技術(shù) （GDIT） 和量子計算設(shè)備制造商 IonQ 宣布合作，旨在提高聯(lián)邦政府機構(gòu)的量子計算能力。與此同時，量子芯片技術(shù)取得關(guān)鍵突破，使得量子計算機有望數(shù)年內(nèi)實現(xiàn)量產(chǎn)。2025年2月下旬，微軟公司與國防高級研究計劃局（DARPA）合作推出全球首款基于拓?fù)鋵?dǎo)體的量子芯片“Majorana 1”，未來可擴充到單個芯片放置100 萬個量子比特，大幅縮短公用事業(yè)量子計算投產(chǎn)時限。二是量子傳感器的精確測量能力已經(jīng)達(dá)到醫(yī)學(xué)、國防等領(lǐng)域需求。根據(jù)2025年1月美國政府責(zé)任署（GAO）報告，量子傳感器是目前最為成熟的量子技術(shù)形式，可用來測量時空、重力和電磁場，典型商業(yè)化用途如磁共振成像(MRI)。目前美國能源部正在與國防部、美國宇航局合作，開發(fā)可供多個機構(gòu)使用的量子傳感技術(shù)。三是立體式后量子密碼加密算法體系將廣泛應(yīng)用于金融支付通訊和加密衛(wèi)星通信。美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）于2025年3月宣布將Hamming Quasi-Cyclic（HQC）算法列為后量子密碼（PQC）標(biāo)準(zhǔn)化的后備型防御算法，這是自2016年12月啟動PQC準(zhǔn)化項目以來，經(jīng)過對70多種算法進(jìn)行長期評估與篩選，已經(jīng)確定的既能抵御量子計算攻擊又與現(xiàn)有通信協(xié)議兼容的第五種算法，預(yù)計2027年HQC標(biāo)準(zhǔn)將會落地。
指南主要內(nèi)容以及戰(zhàn)略考慮
ITI認(rèn)為在量子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是量子計算方面搶占先機，能夠為各國和私營企業(yè)帶來顯著的戰(zhàn)略優(yōu)勢。要取得這些戰(zhàn)略上的進(jìn)步必須克服多重挑戰(zhàn)，比如高昂的研發(fā)成本、供應(yīng)鏈難題、技術(shù)的不確定性以及培養(yǎng)熟練勞動力的挑戰(zhàn)。指南全文著重于提出美國量子技術(shù)發(fā)展的六大政策基石，聚焦于解決產(chǎn)業(yè)化瓶頸問題，主要內(nèi)容包括：一是多種手段釋放創(chuàng)新與投資活力。包括四點，推動通過《國家量子計劃重新授權(quán)法案》，通過公共資金長期資助高風(fēng)險/高回報基礎(chǔ)研究；通過稅收優(yōu)惠、聯(lián)合研發(fā)計劃（如美國的NQI法案）激勵企業(yè)投資；推動量子計算與經(jīng)典計算的混合應(yīng)用，加速技術(shù)落地和商業(yè)化；加強量子出口管制政策協(xié)調(diào)，在技術(shù)保密與開放創(chuàng)新間尋求平衡，如量子傳感領(lǐng)域的出口限制談判。二是構(gòu)建韌性供應(yīng)鏈和技術(shù)人才儲備。一方面增加供應(yīng)鏈的自主可控和多元化供應(yīng)，如減少對單一國家或企業(yè)的依賴（目前芬蘭生產(chǎn)稀釋制冷機、德國生產(chǎn)特種光纖），另一方面加強本土人才培養(yǎng)，滿足量子技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)所需的各類專業(yè)人才隊伍需要。三是加快部署，應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)。一方面評估現(xiàn)有加密體系漏洞，推動標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程（如NIST的PQC項目），加快后量子密碼（PQC）部署；另一方面，建立國家級測試平臺，模擬量子攻擊對金融、國防等關(guān)鍵領(lǐng)域的影響，積極應(yīng)對量子威脅模擬。四是建立平衡治理機制。一方面建立風(fēng)險適應(yīng)性監(jiān)管，根據(jù)具體使用背景制定差異化的管理規(guī)則，避免妨礙創(chuàng)新。另一方面，對現(xiàn)行的數(shù)據(jù)保護(hù)等法規(guī)進(jìn)行評估和根據(jù)量子應(yīng)用特征進(jìn)行調(diào)整。五是加強國際合作，主導(dǎo)技術(shù)走向、避免技術(shù)碎片化。通過與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO/IEC量子技術(shù)工作組）開展國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同，通過全球多邊對話平臺“量子發(fā)展小組”（Quantum Development Group）協(xié)調(diào)技術(shù)路線與供應(yīng)鏈。
目前中美量子領(lǐng)域三大產(chǎn)業(yè)化方向各有優(yōu)勢
目前與美國相比，中國在量子通信、量子計算和量子傳感三大產(chǎn)業(yè)方向各有優(yōu)勢領(lǐng)域，主要表現(xiàn)為：一是中國在量子通信工程化應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模上顯著領(lǐng)先，美國實際部署進(jìn)度滯后。中國一方面在量子基礎(chǔ)設(shè)施與規(guī)�；渴鸨３秩蝾I(lǐng)先，如擁有世界上最長的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)“京滬干線”以及“墨子號”量子通信衛(wèi)星等，在安全、長距離量子通信方面走在世界前沿，另一方面在量子密鑰分發(fā)（QKD）、量子隱形傳態(tài)以及量子隱形傳態(tài)與經(jīng)典通信共存技術(shù)等核心技術(shù)上實現(xiàn)領(lǐng)先，量子通信專利數(shù)量占到全球的49%。二是美國在超導(dǎo)量子計算硬件性能、算法專利和商業(yè)化方面更為領(lǐng)先，中國在光量子計算技術(shù)領(lǐng)域具有獨特優(yōu)勢。在量子硬件方面，美國的硬件技術(shù)優(yōu)勢明顯，超導(dǎo)量子計算專利全球占比56%，IBM、谷歌等公司推出了多款高性能量子計算芯片，如谷歌公司第一個低于閾值（在增加量子比特數(shù)量的同時降低錯誤率）的最新量子芯片Willow，在量子比特數(shù)量、芯片性能以及可擴展性方面取得顯著進(jìn)展。中國是全球唯一在光量子計算（“九章”）和超導(dǎo)量子計算（“祖沖之號”）兩種技術(shù)路徑并行發(fā)展的國家。在量子軟件方面，美國科技公司和研究機構(gòu)共同建立了相對完善的量子計算軟件生態(tài)系統(tǒng)，如谷歌的TensorFlow Quantum等。中國在量子計算軟件生態(tài)系統(tǒng)完善程度上有所不如。在商業(yè)化方面，美國企業(yè)積極推動金融、制藥、材料科學(xué)等領(lǐng)域的商業(yè)化，并吸引了大量投資。中國在通信、金融、國防等領(lǐng)域也取得了一定應(yīng)用成果，但在商業(yè)化深度上與美國存在差距。三是在量子傳感領(lǐng)域中美兩國實力相當(dāng)，各有所長，競爭激烈。中國量子傳感在空間精度領(lǐng)先水平更高，目前已在電力監(jiān)測、芯片制造等領(lǐng)域使用的量子電流傳感器和探測傳感器已達(dá)到原子級別，而美國的量子重力儀和量子雷達(dá)技術(shù)的時間精度更高，達(dá)到10 1 秒水平。
建議我國進(jìn)一步補齊短板，贏得量子產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢。
一是著力于縮短超導(dǎo)量子技術(shù)路線的核心技術(shù)差距。目前我國發(fā)現(xiàn)光量子技術(shù)雖然存在可在常溫下運行、硬件成本相對較低以及能與光纖及集成光學(xué)技術(shù)兼容等優(yōu)勢，但是在邏輯門的可編程性有限，在通用量子計算任務(wù)中表現(xiàn)一般，也不能滿足藥物設(shè)計、新材料研發(fā)、金融建模等高計算強復(fù)雜度計算需要，更適用于量子通信、量子網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。中國仍需加強對美國超導(dǎo)量子比特數(shù)量與穩(wěn)定性領(lǐng)先等指標(biāo)的趕超。
二是加強量子多個產(chǎn)業(yè)方向的商業(yè)化應(yīng)用廣度和深度。我國企業(yè)雖在量子通信（如量子密鑰分發(fā)）領(lǐng)域保持應(yīng)用領(lǐng)先，但跨行業(yè)應(yīng)用（如金融、能源）仍處于試點階段。建議未來推動“量子算法+AI大模型”的復(fù)雜求解的行業(yè)應(yīng)用落地,為金融證券、電網(wǎng)調(diào)度、醫(yī)療制造等高端私有環(huán)境客戶，提供復(fù)雜問題求解場景的并發(fā)計算解決方案�？山梃b美國IBM與摩根大通合作推出多個成熟案例的做法，強強聯(lián)合，在量子金融的投資組合優(yōu)化、量子制藥的高分子模擬等領(lǐng)域打造深度應(yīng)用，如與金融機構(gòu)深度合作開發(fā)量子優(yōu)化算法用于全球資產(chǎn)配置，聯(lián)合知名藥企建立量子藥物模擬平臺，縮短新藥研發(fā)周期。
三是引導(dǎo)推動“政產(chǎn)學(xué)研”聯(lián)合創(chuàng)新生態(tài)，克服卡脖子問題。美國量子產(chǎn)業(yè)以私營企業(yè)（IBM、谷歌）為主導(dǎo)，形成“技術(shù)研發(fā)-資本投入-市場轉(zhuǎn)化”閉環(huán)，并已形成成熟的開發(fā)工具鏈（如Qiskit），目前美國多名國會參議員也正在有意識地呼吁增強量子技術(shù)社區(qū)建設(shè)。中國量子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域目前缺少足夠體量的龍頭企業(yè)，整體產(chǎn)業(yè)生態(tài)嚴(yán)重依賴于政府項目，技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)初創(chuàng)公司參與度較低，在量子編程語言、算法庫等軟件層面臨“卡脖子”問題，迫切需要“政產(chǎn)學(xué)研”各界通力合作，打造聯(lián)合創(chuàng)新生態(tài)。
本文作者
張小東
戰(zhàn)略發(fā)展研究所
一級分析師
碩士，長期從事數(shù)字產(chǎn)業(yè)發(fā)展和政策研究，近年來專注于數(shù)字產(chǎn)業(yè)、合規(guī)管理、數(shù)字出海業(yè)務(wù)研究等領(lǐng)域。
佘叢國
戰(zhàn)略發(fā)展研究所
高級分析師
西安交通大學(xué)企業(yè)管理碩士，長期從事數(shù)字產(chǎn)業(yè)和企業(yè)戰(zhàn)略研究與咨詢，近年來主要專注于AI大模型產(chǎn)業(yè)研究。
李晨清
戰(zhàn)略發(fā)展研究所
二級分析師
碩士，就職于中國電信研究院，戰(zhàn)略運營研究方向，長期從事金融科技、數(shù)字新消費、國際業(yè)務(wù)等研究。
