近年來,量子科技正以顛覆性創(chuàng)新重構全球產業(yè)發(fā)展格局。從超導量子計算原型機的迭代突破到星地量子通信的萬公里級跨越,人類已邁入主動調控量子態(tài)的新紀元。經過多年系統(tǒng)性前瞻布局,我國在量子科技領域取得了一系列重大原創(chuàng)性成果,科技和產業(yè)水平整體處于全球第一梯隊。當前全球量子科技創(chuàng)新逐步從量的積累轉向質的飛躍。為把握新一輪科技革命主動權,我國要加強戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局,下好量子產業(yè)“先手棋”。
量子科技快步邁向產業(yè)化應用
進入21世紀,量子科技飛速發(fā)展,受到各國廣泛關注,成為大國綜合國力競爭的戰(zhàn)略高地。我國量子科技發(fā)展已實現從跟跑、并跑到部分領跑的歷史性跨越,量子通信穩(wěn)居全球引領地位,量子計算躋身世界第一方陣,量子精密測量多個方向進入國際領先行列。隨著創(chuàng)新資源不斷集聚,量子科技正加速從實驗室走向產業(yè)應用。
量子計算突破引領算力革命。量子計算技術在原理上可提供遠超經典計算的強大并行計算能力。當前,我國量子計算技術正從原型機驗證向專用模擬機研制階段過渡。中國科學技術大學研究團隊發(fā)布105比特超導量子處理器“祖沖之三號”,并在“量子隨機線路采樣”問題求解速度上超越國際最快超算千萬億倍,再次刷新量子計算優(yōu)越性的世界紀錄。清華大學研究團隊實現國際最大規(guī)模的512個離子二維陣列的穩(wěn)定囚禁。中國電信“天衍”量子計算云平臺面向全球開放,服務50余國用戶,訪問量突破2100萬人次。量子計算技術或將成為打破AI算力瓶頸的終極解決方案。
量子通信筑牢信息安全防線。量子通信是迄今唯一可實現“信息論可證”安全的通信方式。我國量子通信技術正朝向實用化和產業(yè)化方向發(fā)展。我國小型化星地量子通信設備完成12900多公里的跨國實時密鑰分發(fā),長距離安全量子通信實現飛躍。中國電信推出全球首個運營商級量子安全平臺“量子密信”,首創(chuàng)融合量子密鑰分發(fā)與后量子密碼技術的分布式密碼系統(tǒng),構建縱橫貫通的量子密碼基礎設施,為后量子時代信息安全提供“雙保險”。目前,我國以“墨子號”衛(wèi)星和國家廣域量子保密通信骨干網絡為基礎,構建起自主可控的天地一體化量子通信網絡雛形,在金融、政務等領域實現規(guī)模化應用,成為數字時代國家信息安全的基石。
量子精密測量賦能產業(yè)轉型升級。量子精密測量技術可突破諸多行業(yè)關鍵參數測量精度與靈敏度的上限,從而重塑產業(yè)標準。近年來,我國量子精密測量技術應用的廣度和深度不斷拓展。冷原子重力儀完成國際首次量子絕對重力組網觀測,為防震減災提供預警新工具;量子電流互感器、量子一體式直流電能表等設備接受實際應用檢驗,提升電網各環(huán)節(jié)測量精度;光量子雷達推動大氣污染治理從“人防”轉向“技防”;無液氦心腦磁圖儀開辟心腦血管疾病診斷新方法。隨著全球計量標準全面量子化,量子精密測量技術正成為推動高端制造、能源電力、生態(tài)環(huán)保、醫(yī)療健康等領域變革的重要引擎。
我國量子科技發(fā)展面臨系列挑戰(zhàn)
當前,我國量子科技和產業(yè)正處于“由大轉強、積厚成勢”的關鍵階段。面對未來愈發(fā)激烈的國際競爭,我國量子科技在人才資金供給、產業(yè)鏈安全保障和企業(yè)創(chuàng)新主體地位強化等方面仍面臨一系列挑戰(zhàn),突出表現為以下幾個方面。
一是人才資金供需矛盾突出。一方面,我國量子人才供給能力與行業(yè)需求脫節(jié)。我國量子專業(yè)人才主要來自物理學專業(yè),超半數具有研究生學歷。未來量子科技走向工程化應用,在跨學科交叉人才和從事應用開發(fā)、工程建設和科技服務等工作的復合型人才方面仍有數千人的人才缺口。另一方面,我國量子領域社會資本投入不足。2024年,全球量子領域社會投融資超過25億美元,而我國僅有1.04億美元,占全球社會投融資規(guī)模的4.14%。美國量子領域社會投融資規(guī)模是我國的15倍。未來我國量子產業(yè)發(fā)展仍需大量社會資金支持。
二是產業(yè)鏈安全風險防范不足。量子科技的特點之一是其發(fā)展十分依賴尖端的科研基礎條件。但我國在核心材料、高端儀器設備等方面尚未完全實現自主可控。例如,我國高性能單光子源、單光子探測器、超大功率稀釋制冷機、100kV及以上高壓電子束曝光機、倒裝焊設備等儀器設備大多依賴進口。未來,量子產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的需求將急劇增加,市場競爭將更加激烈,若核心材料、儀器和設備受制于人,將威脅我國量子科技和產業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展。
三是企業(yè)創(chuàng)新主體作用有待加強。當前,谷歌、微軟、IBM等科技領軍企業(yè)已成為全球量子科技創(chuàng)新的主力軍。而我國尚未有領軍企業(yè)深度布局量子領域,部分初創(chuàng)企業(yè)在核心技術積累、工程化能力培養(yǎng)、產業(yè)鏈協(xié)同等方面仍需進一步夯實基礎。我國量子企業(yè)“單打獨斗”現象明顯,對領域內共性技術關注度較低,缺少如共建國家技術創(chuàng)新中心或技術創(chuàng)新聯(lián)盟等高水平的合作,協(xié)同創(chuàng)新不足。
將制度和市場優(yōu)勢有機結合
面對上述挑戰(zhàn),我國應將超大規(guī)模市場優(yōu)勢和集中力量辦大事的制度優(yōu)勢,與市場在資源配置中的決定性作用有機結合,為量子科技創(chuàng)新和產業(yè)發(fā)展注入強勁動能。
第一,實施重大工程,強化協(xié)同創(chuàng)新。以國家戰(zhàn)略科技力量為核心,集聚全國創(chuàng)新要素和優(yōu)勢資源,重點布局通用量子計算機、天地一體化量子通信網絡等百億投資量級的重大工程。支持以領軍企業(yè)為核心組建創(chuàng)新聯(lián)合體,并積極承擔或參與國家重大科技攻關任務。以重大工程為紐帶,強化各主體、各團隊間的有機聯(lián)動、高效協(xié)作。
第二,筑牢發(fā)展根基,保障要素自主供給。支持有條件的高校成立量子科技學院,完善高校量子信息學科建設,面向量子科技應用場景增設交叉課程。以重大任務為載體,在科研一線培養(yǎng)量子科技人才,通過“干中學”的方式促進供給與需求的緊密對接。瞄準產業(yè)需求,支持高校和企業(yè)聯(lián)合進行“訂單式”人才培養(yǎng)。設立國家級量子產業(yè)基金,撬動社會資本。拓寬資金來源,通過稅收優(yōu)惠、容錯機制等方式提升風險容忍度。為符合條件的量子企業(yè)開辟股權和債權融資“綠色通道”。鼓勵保險機構設立量子科技專項保險。
第三,構建創(chuàng)新生態(tài),培育產業(yè)發(fā)展沃土。建設量子科技創(chuàng)新中心、檢驗檢測中心、中試驗證平臺,暢通量子科技產業(yè)化應用道路。探索數據中心、算力中心、衛(wèi)星互聯(lián)網等數字新基建與量子技術的異構融合發(fā)展。加強量子科技科普宣傳,整治量子科技相關領域虛假新聞和不實報道,提升社會對量子科技認識的客觀性、準確性和包容性。仿照GitHub、SourceForge等,建設量子科技開源社區(qū),給予必要經費支持,鼓勵跨行業(yè)、跨學科的科研人員、工程技術人員、學生等自由交流,挖掘量子科技潛在應用價值。
第四,強化應用示范,推動科技和產業(yè)融合創(chuàng)新。在電信、金融、國防、醫(yī)療、能源、物流、生態(tài)環(huán)保和資源勘探等量子科技率先展現應用價值的重要領域,著重發(fā)揮央國企技術實力強、應用場景廣、需求規(guī)模大、產業(yè)配套全的優(yōu)勢,使其承擔產業(yè)鏈鏈長職責。依托央國企打造量子科技應用示范標桿案例,拉動技術應用和產品供給,增強量子領域標準、品牌和產業(yè)生態(tài)塑造能力,推動量子產品向實用化、小型化、高性價比迭代升級,支撐帶動產業(yè)鏈循環(huán)暢通。
(作者劉冬梅系中國科學技術發(fā)展戰(zhàn)略研究院黨委書記、研究員,彭思凡系中國科學技術發(fā)展戰(zhàn)略研究院博士后)
(來源:https://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2025-04/28/node_9.htm)
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