中美量子科技发展差异及对我国发展的启示

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于明月 彭淇 天翼智库

国际形势瞬息万变，2023年11月15日，中美金首进行历史性会晤，就应对全球性挑战、人工智能技术合作等展现合作意愿，但在量子科技领域的竞争态势依然明显，这为我国量子科技发展带来了新的机遇与挑战，需从中美发展的差异中审慎分析并做出战略规划。

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中美两国量子科技发展差异体现在三方面

1. 信息安全战略层面

量子测量、计算、通信等技术是影响未来国家信息安全的关键，我国对量子科技在信息安全领域的战略应用主要体现在基础设施层面，而美国则呈现出多层次、多角度，从顶层战略到实施路径的全方位指引。2022年12月，中共中央、国务院印发的《扩大内需战略规划纲要（2022－2035年）》中要求，“以需求为导向，增强国家广域量子保密通信骨干网络服务能力”。2022年12月，美国参议院通过了两党合作的《量子计算网络安全防范法案》，为联邦政府防范基于量子计算的数据泄露做好准备，加强国家安全。2023年6月，美国防部高级研究计划局（DARPA）发布量子增强网络（QuANET）计划，探索将量子和经典方法集成到网络中，从而加强关键网络基础设施安全功能的方法。2023年8月，美国国家安全局（NSA）、网络安全和基础设施安全局（CISA）以及美国国家标准与技术研究所（NIST）联合发布《量子准备：向后量子密码学过渡》报告，为美国国防系统、安全系统机密敏感信息保护提供建议。

2. 基础研究层面

在量子科技领域的科研论文与专利数量上，我国以逐年增长的高产量与美国不相上下，但我国的高影响力与核心成果较美仍有差距。我国在量子领域高引用率论文总数要少于美国，尤其在量子计算方向中国发表的高影响力论文数量不及美国一半，顶级期刊发文编辑约48%来自美国，我国仅占比8.3%。且美国研究高度国际化，约48.6%论文有国际合编辑参与，我国则仍以本土研究为主。专利方面，全球约39.5%专利量来自中国，30%来自美国，但全球约43.8%核心专利掌握在美国手中，其中量子计算机方向高达137件核心专利，我国虽在量子通信领域核心专利数量较多，量子通信密钥分配方向约39件，但美、日、英等国也掌握该技术核心专利。

3. 产业布局层面

中美两国量子科技产业布局正在加速，我国现阶段先进的量子技术主要来自政府研究机构和实验室，企业参与度相对较低，而美国私营企业在量子科技产业中的技术研发、应用创新等方面发挥重要作用，产业生态更加繁荣。以量子计算领域为例，2022年美国量子计算初创企业数量达72家，主导企业、公共组织、学术团体分别为9、18、67家，初创企业占据主要力量；而中国量子计算初创企业仅有9家，现存企业、公共组织、学术团体分别为2、12、11家，公共组织和学术团体占据主要力量。

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中美量子科技发展差异对我国带来的影响

信息安全战略领域，美国系统规划并深入布局敏感通信加密破解等应用领域，未来有可能给我国带来敏感数据泄露风险。2018年12月，美国颁布《国家量子计划法案》，旨在加速美国在量子信息安全技术领域的领先地位。NQI法案授权美国联邦各部门和机构建立中心和联盟，并开展新计划以促进QIS研发；该法案还要求协调整个联邦政府以及产业界和学术界的质量信息系统研发工作。2023年12月21日，美国总统拜登正式签署《量子计算网络安全防范法》，内容涵盖量子计算机带来加密风险的解决策略、机构保护信息技术安全性所需的资金预估等。在美国对量子信息安全的战略引领下，一旦某些加密技术被轻易破解，将给我国带来数据泄露风险和经济损失。

基础研究领域，美国对核心成果采取高度保护机制，未来有可能给我国带来技术差距风险。美国采取了多种手段限制核心研究成果外泄，如通过出口管制限制其企业或个人将基于美国在量子领域的专利技术或产品出口至我国，这一举措可能使我国失去获取量子最前沿技术的潜在机会，扩大与美国间的技术壁垒。2022年8月12日和10月7日，美国商务部工业与安全局（BIS）对《出口管制条例》（EAR）多个条款进行补充和修订，明确提出了对中国先进计算和半导体领域的限制，以期阻碍中国在量子计算、半导体产业的技术发展能力。这一举措给我国在量子技术研究领域带来竞争压力，加大技术差距风险。

产业布局领域，美国占据产业链中主导地位，我国有可能面临“卡脖子”风险和市场空间挤压。我国产业上游的芯片、单光子探测器等关键元器件现阶段主要依赖进口，虽然在行业集中攻关下国产量子芯片研发已取得重要突破，但产业上游被“卡脖子”的风险依然存在。且美国量子科技产业在IBM、GOOGLE等龙头企业的引领下已实现量子领域的全面布局，在国防、金融、生物、化学等场景加速应用的规模化推广并面向全球提供产品和解决方案，一定程度上影响了我国企业的规模拓展和收入空间。

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我国量子科技发展建议及运营商启示

信息安全战略方面，我国需推动政策创新和法律法规完善，通过政略引领加强自身的信息安全防护能力，包括后量子密码学等研究和应用，以提高网络安全水平，降低敏感数据泄露风险。对运营商来说，需积极响应国家有关量子信息安全的政策，加强技术攻关，研发量子安全产品，为政务、金融等领域提供定制化的量子安全服务解决方案，保障重要数据安全传输和存储，满足不同行业和用户的安全需求。

基础研究方面，健全量子基础研究体系，拓展国际科研交流合作。我国需重点加强量子计算关键核心技术攻关，如量子比特制备和操作、量子纠错和容错、量子算法和App等，并积极拓展国际科研交流合作，加强与美国及其他量子领域强国的学术联系。对运营商来说，可通过投入资金和资源，支撑量子研发科研项目，助力我国量子基础技术研究发展。合作方面，运营商可积极加入国际量子研究的行业组织，共同攻坚量子前沿技术与应用，发表高水平学术成果增强我国基础研究国际影响力。

产业布局方面，广泛调动各类研发主体，针对产业链薄弱环节加强攻关，提升产业链自主掌控能力，积极孵化培育在量子科技领域具备核心技术自主掌控力的初创企业及龙头企业。重视对核心基础元器件、关键基础材料、关键基础App、先进基础工艺等存在产业“卡脖子”风险技术的研究，做好前瞻布局以换道竞争方式合理开辟新技术路线。对运营商来说，需争取产业链主导地位，通过资本控股、共研共建等方式对量子薄弱技术与关键环节集中攻坚，并与科研机构、高校等建立紧密的产学研合作关系，促进量子产业形成良好生态。