举国之力发展量子信息——看美国如何制定产业规划

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来源：机工情报

作者：机工智库研究员，赵秋艳

2018年以来，美国各机构不断加大对量子信息的研究和分析，力求从国家层面推动技术发展，确保美国的技术领导。

进入9月，各项政策和文件先后发布，这也预示着美国量子信息科学国家战略即将出台！

先定机构，商讨战略

先是美国国会科学委员会拟引入提案，制定为期十年的国家量子计划，并在白宫科技政策办公室设立国家量子协调办公室。

最近美国白宫宣布，将召开会议，与其他政府部门、商业和学术机构讨论在国家安全任务中应用量子计算基数的方式，提高美国在量子信息科学领域的领导地位。据悉，AT&T、Intel、Lockheed Martin、Northrop Grumman 和 Honeywell International 将参会。

白宫科技政策办公室量子信息科学助理主任 Jake Taylor 表示，特朗普政府将公布国家战略，加快量子科技的开发。

白宫在备忘录中特意指出，量子计算基数可以帮助研究者检查化学反应和新材料特性，以及在宇宙和太空的进一步研究。

奖励现行项目‍

9月24日，美国能源部为量子信息科学（QIS）领域的 28 个研究所和 9 个能源部国家实验室发放 2.2 亿美元的资金，以资助 85 个研究项目。这些项目根据内容划分到先进科学计算研究（ASCR），基础能源科学（BES）和高能物理（HEP）三个项目办公室。

先进科学计算研究（ASCR）负责项目

基础能源科学（BES）项目实验室负责项目

高能物理（HEP）项目办公室负责项目

‍NSTC 公布国家战略概述

9月25日，美国白宫的国家科学与技术委员会发布文件——量子信息科学国家战略概述，描述政府旨在维持和扩大美国在量子信息科学领域领导力的战略。

文件将量子信息科学（QIS）视为即将发生新一代技术变革的领域，通过 QIS，美国可以改善工业基础，创造就业，满足经济和国家安全利益。

文件指出，未来 10 年，QIS 行业的增长将带来多种挑战，美国需要提高尖端技术研发能力，扩大 QIS 劳动力，实现政府、产业和私营参与者之间的无缝协调。

在制定国家 QIS 过程中，文件提供了六方面建议，每个建议均列出具体举措：

（1）关于选择[科学第一]的 QIS 方法的具体举措有：

加强联邦支持的核心研究项目和应用方法，从划拨小额拨款到建立适当的中心和财团支持 QIS 研究；
促进跨学科量子聚焦研究者之间的对话和合作，鼓励建立广泛科学社团，突出和共享科学进步，发展并协调量子研究团体；
建立和优化正式的协调机制，例如国家科学技术委员会量子信息科学分委会（SCQIS）；
建立重大挑战机制，推动 QIS 科学和技术的进步，帮助联邦政府确定基础研究和应用研究中面临的投资问题，并优先考虑和予以协调。

（2）在培育具备 QIS 知识的未来劳动力方面，[量子科学教育要从娃娃抓起]！

鼓励行业和学术界创建融合的跨行业方法，培育多元化的劳动力，满足国家的 QIS 需求；
利用和加强现有项目，扩大具备 QIS 能力的劳动力规模；
鼓励学术界将量子科学和工程学作为自己的学科，满足各级新教师、计划和倡议的需求；
在早期阶段解决量子科学教育问题，包括小学、初中和高中；
与相关机构和行业合作，以及使用艺术、媒体和与文化机构接触等新颖或非传统方法，扩大受众范围，推动其投资；
鼓励 QIS 社区跟踪和估计量子行业未来的劳动力需求。

（3）促进政府、QIS 产业和其他伙伴之间的深度合作

促进形成由产业、学术界和政府组成的美国量子财团，就需求和发展障碍达成共识，协调[竞争前研究]的努力，解决知识产权问题，简化技术转让机制；
构建产业、学术界和政府之间的合作关系，增加联合量子技术研究中心的投资，加快竞争前量子研究和开发；
充分意识到量子革命将影响部门职权范围，探讨如何在联邦政府内培养潜在最终应用领域，推广量子技术。

（4）为 QIS 研发提供必需基础设施

通过与政府专家和利害关系方以及产业和学术界的合作，确定基础设施建设的方向并鼓励必要的投资；
鼓励机构为 QIS 研究团体的现有和未来设备提供更多资金，支持技术开发；
建立最终用户测试设备，同时建立培训机制，允许联邦机构和利害关系方开发与各自任务相关的应用；
利用现有基础设施，包括可以重新利用和拓展的制造设施，加快推进量子技术开发。

（5）促进经济增长和保障国家安全

理解 QIS 不断变化的科学和产业技术地图给国家安全带来的影响；

通过 SCQIS 等政府部门推广 QIS 技术的国防和安全应用，平衡经济增长和 QIS 技术带来的新风险；

确保现有产业分类和出口管制机制的一致，为美国大学和产业界提供关于 QIS 研究活动的最大量信息，鼓励开拓经济机遇，保护知识产权，保护国防安全相关应用。

（6）推动 QIS 领域国际合作

寻求与志同道合的行业和政府伙伴加强国际合作；
确保美国继续吸引并留住最优秀的人才，获得 QIS 的国际技术、研究设施和专业知识；
确定国际活动者的优势、重点领域、差距和机遇，从技术和政策角度更好地了解不断变化的国际 QIS 格局。

下一步措施：政府部门需要制定具体执行计划支持上述政策目标和政策选择，尤其是参与 SCQIS 的部门需要在2019年一季度提供解决上述政策目标的书面计划，利害关系方可以与白宫科技政策办公室和 SCQIS 磋商确定具体领域重大挑战计划，如量子精准传感器、量子传感技术、量子网络应用、开发量子抗性标准和系统、NISQ 量子设备的商业应用等。

从上述建议和具体举措来看，美国是举全国之力发展量子信息科学，无论是从人才教育，还是基础设施、社会资本投入、国家支持、国际合作等方面，都制定了具体细则，可见美国夺回量子信息科学领导力的决心之大！

无独有偶，9月26日，美国众议院监管与政府改革委员会信息技术分委会发布题为「机器崛起：人工智能及其对美国政策的影响」，要求确保美国在 AI 领域的领导力，并与中国研发数据进行对比，可见美国发展人工智能的决心和力度。

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