量子技术的影响将十分深远,涉及领域涵盖网络安全到药物研发。
目前,17个国家已投入资金开展国家级量子技术研发计划,而超过150个国家尚未如此行动。
量子技术领域的领导者必须致力于量子教育的包容性,以弥合这一鸿沟。
随着人工智能、机器人技术、物联网(IOT)和纳米技术等领域的持续进步,量子技术将与之协同,极大加速第四次工业革命。对于在该领域处于领先地位的国家而言,其影响将深远而重大,能够推动各国工业基础发展、创造就业机会,并带来经济和国家安全方面的益处。这种叠加效应将源自量子技术三个关键领域的革命性突破。
1. 网络安全
根据美国国土安全部的说法,容错量子计算机最早可在2030年破解目前用于公钥加密的加密体系。这将使从个人隐私信息到政府军事和情报机密的一切都面临风险。然而,由于“先存储、后解密”(Store Now, Decrypt Later)攻击,这一威胁早已现实存在:加密数据如今即被窃取,以便在量子计算机问世后进行解密。
2. 量子模拟与优化
通过对复杂分子过程进行建模,量子模拟将推动药理学(挽救生命的药物研发)和材料科学(工业所必需的化学品、电池化学等)领域取得突破。量子优化方面的突破也可能对金融行业产生重大影响(风险分析和金融投资组合优化)。
3. 量子传感
量子传感器具备极为精细的性能。当这些传感器与能够梳理其所产生的海量数据的人工智能相结合时,便可开发出令人振奋的新应用。这些应用包括增强型医学成像技术、自然资源勘探,以及无需GPS卫星的全球导航。
量子技术的公共和私人融资
上述每个领域都将为有能力投资量子技术的国家带来无数突破。尽管商用量子计算机仍需数年时间才能问世,但全球的公共和私人机构已在争夺量子优势的竞赛中大举投资。截至2021年1月,17个国家已制定支持量子技术研发的国家级举措或战略;3个国家正在制定相关战略,另有12个国家拥有大量由政府资助或背书的举措。但仍有超过150个国家尚未制定量子战略。
据估计,2022年全球公共部门计划投入量子技术研发的资金将超过300亿美元,其中中国一国约占总额的一半,欧盟约占近四分之一。其余四分之一主要分布在九个国家,其中以美国、加拿大、日本和英国为首。就私人投资而言,美国和欧盟占据主导地位,分别拥有59家和53家量子计算初创企业。这一数字与南美洲仅有的两家初创企业以及非洲完全没有初创企业形成了鲜明对比。
现有技术获取机会的不均衡已造成数字鸿沟:29亿人仍处于离线状态,无法从数字经济中受益。量子技术获取机会的不平等也带来负面的地缘政治影响,使量子项目发展较为落后的国家面临进一步落后的风险。
弥合鸿沟
为避免量子鸿沟进一步扩大,量子项目发展较为成熟的国家必须承诺推进量子教育的包容性。
当今量子技术的领导者均已建立起全面的量子生态系统,调动必要资源以保持在量子发展曲线上的领先地位。例如,英国国家量子技术计划代表英国投入超过10亿英镑,以促进产业界、学术界和政府之间的合作。在加拿大,量子计算研究所隶属于滑铁卢大学(公立大学),该机构成功孵化了17家量子初创企业,并致力于为市场开拓研究方向。
以色列是一个相对较小的国家,但拥有蓬勃发展的量子生态系统,证明了这一模式即便对投资规模远不及大国的国家也同样有效。以色列领先的理工学院之一技术学院(The Technion)在量子科学与技术(QST)领域提供世界一流的教学和研究机会,并已借助其量子显微镜取得突破。该校与以色列其他院校共同培养高技能人才,服务于科技和国防领域;以色列还通过风险投资和公共资金共同支持量子创新。这些因素协同作用,共同塑造了以色列“创业国度”(the Start-Up Nation)的声誉,并使该国成为量子领域的领先者。
新加坡是另一个全面量子生态系统的例子,使一个较小的国家得以在全球范围内展开竞争。其量子工程计划(QEP)已推出三个国家级平台,以协调研究活动并促进公私合作。目前,QEP正与十余家公共和私营合作伙伴合作,包括AWS,共同打造面向关键基础设施的量子安全网络。其中一家合作伙伴Keysight为例,允许QEP研究人员使用其先进的测量设备。这种价值是双向的:SGInnovate是一家由政府持股的投资平台,为深科技初创企业提供资金,以推动创新。
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以色列和新加坡也都是国际合作的典范。以色列已获得欧洲研究理事会授予的多项量子研究资助,而以色列是该理事会的准成员。与此同时,新加坡与美国建立了美新网络对话机制。
在量子技术的任何益处得以实现之前,应首先应对量子技术对网络安全构成的威胁,以保护经济利益、关键基础设施和国家安全。在此基础上,各国可聚焦于一个或几个与其战略优先事项相契合的关键专业领域,从而在整体量子价值链中占据一席之地。
国家量子蓝图倡议在论坛的量子计算治理原则指导下推进,将为构建量子生态系统提供路线图,推动社会取得积极成果。通过与各国政府和区域经济协会合作,我们旨在在量子产业进一步蓬勃发展之前弥合这一鸿沟。






