全球量子争霸赛白热化：欧洲抢跑 美国拟立法推动

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最近，美国众议院科学、技术和工艺委员会披露了一项促进国家量子计划项目的法案。 量子技术是世界上最具颠覆性的前沿技术之一，已经成为世界主要国家在高新技术领域竞争的重要领域。

目前，该法案尚待国会批准。除了美国，英国和欧盟也相继在国家战略层面推出量子计划，而谷歌等大型科技巨头也加入了100亿美元量子计算市场的竞争。

美国立法提倡“国家量子计划”

量子是现代物理学中的一个重要概念，由德国物理学家普朗克于1900年首次提出。

一般来说，量子是能够表现某种物质或物理量特征的最小单位，而微观粒子如分子、原子和光子都是量子的表现形式。

量子通过叠加和纠缠，催生了量子探测、量子通信、量子计算等技术的应用领域。量子技术有望成为未来各国竞争的制高点。

在这方面，美国可能会启动一项10年计划，增加对量子信息技术的投资，建立一个科技人才的渠道，并加强政府内部的协调以及政府与产业界和学术界之间的资源共享。

该法案提议授权国家标准与技术研究所、国家科学基金会和美国能源部从2019年到2023年获得12.75亿美元的预算，用于开展量子信息技术研究。其中，国家标准与技术研究所负责制定量子技术发展所需的标准，国家科学基金会支持人力资源建设，美国能源部将设立五个“量子信息研究中心”，加快科技成果的突破。

该法案还建议设立一个国家量子协调办公室，将政府机构与学术界和工业界联系起来，以促进相关技术的早期应用。

美国科学院院士、马里兰大学物理学家克里斯·门罗(Chris Monroe)作为开发量子计算机公司的创始人之一，曾经说过:“美国是唯一一个没有在这个领域做出重大决策的大国。”

自去年6月以来，包括门罗在内的少数学者、公司高管和游说者发表了一份白皮书，呼吁制定国家量子计划。今年4月，他们公布了该计划的蓝图。去年10月，众议院科学委员会就这一主题举行了一次听证会，并计划根据这一蓝图发布一项法案，并在本月晚些时候征求了广泛的意见。

支持者认为，美国需要一个更好的计划来获得量子研究的潜在成果，并跟上其全球竞争对手的步伐。

科学委员会主席拉马尔史密斯(Lamar Smith)几天前在一份关于该法案的声明中表示:“我们必须确保美国不会落后于其他推广量子计划的国家。”

国家量子计划建议，研究中心应集中在三个领域:开发用于生物医学、导航和其他应用的超精密量子传感器；反黑客量子通信；量子计算机。然而，具体的研究重点可能留给联邦政府、新的白宫量子领导小组和外部咨询小组来共同做出决定。

国家标准与技术研究所所长沃尔特·潘珂说，长期以来，美国作为一个领导者，在量子领域面临着全球性的竞争。“这相当于当年的太空大赛。联邦资源应该集中起来。如果做得好，对美国来说意义重大。”。

欧洲国家抢先一步

事实上，在美国提出推出量子计划之前，欧洲国家已经开始行动了。

早在2013年，英国政府就宣布将在未来五年投资2.7亿英镑，以加速量子技术的商业化。2015年，英国公布了英国量子技术路线图。2016年，《量子技术:时代的机遇》报道人类正处于第二次量子革命的前夕，并选择了原子钟、量子成像、量子传感器与测量、量子计算与模拟、量子通信作为五个重点研发领域。

英国政府首席科学顾问马克沃尔帕特(Mark Walpat)表示，这些领域“具有生产新产品和服务的潜力和价值。”

2016年4月，欧盟提出了量子计划，作为云计算的一部分，当时该计划被纳入欧盟委员会10年10亿欧元的计划中。德国乌尔姆和斯图加特大学综合量子科学与技术中心的物理学家托马索·卡拉科(Tommaso calarco)认为，量子技术项目将不同于传统项目的封闭模式，量子方案项目将在整个过程中保持开放，这将有助于保持高水平的学术竞争，并为最优秀的研究人员提供更灵活的支持。他希望开放量子项目将鼓励成员国投资，从而赢得更多的研发资金。

欧盟量子计划将包括支持更容易市场化的系统，如量子通信网络、超灵敏相机和有助于设计新材料的量子模拟器。与此同时，它还将关注长期项目，如通用量子计算机和高精度手机传感器。

自欧盟量子计划启动以来，匈牙利、奥地利和德国也宣布了各自的国家量子技术计划。

目前，欧盟量子方案面临的问题之一是英国退出欧盟。作为欧洲最有实力的量子技术研究者之一，卡拉科指出，英国是少数几个有工业公司参与国家量子技术计划研究的国家之一。

英国政府承诺为现有的欧盟量子项目提供资金，这至少意味着早期投资将得到保证。然而，下一轮融资应该在英国退出欧盟谈判之后很久才考虑。

技术巨头在市场上争夺数十亿美元

除了国家层面的量子计划，大型技术巨头也开始在量子计算领域发展他们的布局。

根据摩根士丹利的报告，量子计算机将在未来十年改变许多行业，据估计，到2025年，高端量子计算市场将达到数百亿美元。近年来，微软、ibm和谷歌相继展示了相关技术，希望实现“量子霸权”的目标。

“量子霸权”是加州理工学院的物理学家约翰·普雷斯基尔发明的一个词。流行的解释是，目前超级计算机的计算能力相当于拥有5到20个量子比特的量子计算机，但是当量子芯片的量子比特达到49个以上时，量子计算机的能力将会彻底抛弃超级计算机。

传统的计算机只能按时间顺序逐个解决问题，而量子计算机可以同时解决多个问题。超高速运行能力使得量子计算机在人工智能、分子模拟、密码学、金融建模、天气预报和粒子物理等领域有着广阔的应用前景。

2017年底，ibm宣布开发一个50位量子计算原型。

今年年初，谷歌展示了新开发的72位量子处理器“狐尾松”，并表示它是通过量子纠错进行优化的。

微软专注于拓扑量子计算，认为这条路径不容易受到“噪音”的影响。去年，科学家宣布发现了Mayorana费米子存在的证据，微软希望这将成为一种更稳定的量子信息编码方式，并计划用这种费米子来制备稳定的量子比特。

英特尔还进行超导量子计算和硅量子点的研发，并在2018年拉斯维加斯消费电子展(ces)上发布了一款包含49个量子位的超导量子测试芯片。

ibm负责量子战略和生态的副总裁罗伯特·苏托(Robert Sutor)认为，“量子霸权”的概念本身并不重要。如何利用量子计算机帮助人类解决金融、物流、医药等行业的实际问题是量子计算真正的发展方向。

来源：搜狐微门户