中美量子技术产业评估

光子盒研究院出品 

近日，美国知名军事战略研究机构兰德公司(RAND Corporation)发布了《中美量子技术产业评估》报告。报告开发了一套灵活且广泛适用的指标来评估一个国家的量子产业基础，这些指标试图量化该国的科学研究、政府活动、私营行业活动和技术成就。然后将这些指标应用于美国和中国。每个指标的结果都涉及量子技术的三个主要应用领域：量子计算、量子通信和量子传感。最后，该报告向政策制定者提出了保持美国量子技术产业基础实力的建议。

这项研究由美国国防部(DOD)研究和工程部副部长办公室技术和制造业基地主任赞助，并在兰德国家安全研究部(NSRD)的采办和技术政策中心内进行。

该报告已于2021年10月完成，并在公开发布前与赞助商和国防办公室进行了预发布和安全审查。

量子技术可以为国防部和其他政府机构提供重要的新能力。但量子信息科学几乎完全是学术研究。直到最近，私营部门也开始投资于研究和开发。考虑到私营部门对这项技术的新投资和实际应用及其时间表的高度不确定性，很难对量子技术的产业基础进行全面的评价。

报告首先讨论了美国(和盟国)QIB(量子产业基础)部门的三大战略目标：量子技术领先、量子技术可用性和QIB公司的财务稳定性。从这些战略目标出发，制定了31个具体指标来评估一个国家实现这些目标的进展情况。这些指标广泛适用于美国、盟国或战略竞争对手。报告的研究重点是对美国QIB的这些指标进行详细评估，但也将它们作为比较案例研究应用于中国QIB。最后，将量子技术的的评估结果分解成三个主要应用领域：量子计算、量子通信和量子传感。

一、报告评估指标

报告指标分为四类，科学研究指标、政府活动指标、私营行业指标、技术指标。

1.科学研究指标评估了学术界和其他开放科学研究的生产者的总体产出——例如，每个应用领域的总论文数量和增长，具有高度全球科学影响的论文数量，以及研究主题和决策者优先事项之间的协调程度。评估这些指标的主要方法是对过去十年全球范围内几乎所有量子信息科学(QIS)和技术领域的科学出版物进行大数据分析。

2.政府活动指标评估了国家政府对量子技术研发的支持，例如，研发资金总额、长期稳定性以及不同资金来源的数量。评估这些指标的主要方法是：(a)审查政府政策文件、学术文献和中文新闻来源；(b)科学出版物中资助确认领域的大规模分析。

3.私营行业指标提供了整个私营量子技术部门的经济概览。例如，公司的总数、规模、成立时间、资金水平，以及关键组件的任何外国供应链依赖。评估方法是：(a)对超过150家量子技术公司的大样本进行个体分析；(b)回顾了英文和中文的新闻和财务报道；(c)与来自9个行业组织的主题专家对话。

4.技术指标用于评估全球的技术水平和特定关键技术的创新潜力。这些跨领域的指标结合了学术界、国家实验室和私营企业的示范，因此它们不完全符合之前的类别，它们既包括行业范围的评估，也包括个别组织对特定技术示范的评估。评估这些指标的主要方法是：对专利活动的分析、对技术科学文献和其他公开公告的审查。

表1:本报告中使用的QIB指标

二、报告评估方法

本报告采用了混合方法，以便尽可能全面地进行评估。大多数研究指标都是通过对大量全球范围内关于量子技术的学术出版物的大数据分析进行评估的，这些出版物是通过一种结合了自动关键字搜索和SME(主题专家)评判的新方法收集的。政府指标主要是通过对政府发布的报告和新闻媒体(对中国的评估)进行评估。评估行业指标的方法则包括：从公司网站和财务报告中选出具有代表性的公司样本；与行业领袖的对话。技术指标主要通过研究团队中的SME对技术文献的审查进行评估。

本报告的指标具有不同的自然范围。一些指标试图描述一个给定应用领域的国家产业的整体状态，因此被应用到国家量子产业的总体。其他指标则更为细致，试图捕捉国家在个别技术方面的前沿能力，因此必然具有更精细的范围。根据决策者的精确目标，不同的指标对不同的目的或多或少会有用。

表2:所选选定指标实现的战略目标

一、美国量子信息科学研究评估

A.总体研究活动

2011-2020年，美国的量子计算论文数量处于全球领先。在此期间，来自美国的作者发表了7319篇关于量子计算的科学期刊文章、2524篇关于量子通信的科学期刊文章、1240篇量子传感期刊文章，在全球所有量子计算、量子通信、量子传感文章中所占的比例分别为26%、15%、24%。

表3:2011-2020年美国QIS出版物总数。

下表列出了2011-2020年分析期间，按应用领域出版的论文数量排名前十的国家。

表4:2011-2020年出版物总数排名前十的国家。

B.研究活动的增长

表5:2011-2019年美国QIS出版物的复合年增长率

图1:2011-2019年美国QIS出版物。

上图描绘了所有三个应用领域的增长趋势：所有三个应用领域的2019年总数都比2011年的总数增加了一倍多。

C.机构研究能力

在美国，2011年至2020年，1521个研究单位在上述三个应用领域中的一个领域发表了至少一篇论文。

表6:2011-2020年美国QIS出版研究单位数量。

表7:2011-2020年美国应用领域排名前20的研究单位。

上述研究单位以大学为主。此外，橡树岭国家实验室位列美国前20名研究单位之列。NIST在QIS出版中的作用值得强调；NIST的两个办公室(马里兰州盖瑟斯堡和科罗拉多州博尔德)在三个QIS应用领域发挥着重要作用。

表8:按组织类型和应用领域划分的美国独特研究单位。

尽管这三个应用领域的大部分论文来自大学，但政府研究机构和公司的贡献不容忽视。政府研究机构在三个应用领域中占13%。

表9:按组织类型和类别划分的美国出版物份额。

研究单位的赫芬达尔—赫希曼指数(Herfindahl-Hirschman Index, HHI)衡量了一个国家的研究单位出版产出的集中程度，下表描述了三个主要应用领域以及QIS的HHI。

表10:美国研究单位的赫芬达尔—赫希曼指数。

从三个领域HHI指数来看，美国研究成果的集中度非常低。

D.全球科学影响

2011-2020年，美国发表了1,381篇高被引的量子计算论文，是同期中国(630)的两倍多。美国作者在被引用次数最多的量子计算论文中出现的频率为45%。

在量子通信方面，美国产生了433篇高被引量子通信论文。共有1,879篇高被引的量子通信论文。因此，在被引用次数最多的量子通信论文中，有23%是美国作者。

在量子传感方面，美国发表了235篇高被引量子传感论文，比其他任何国家都多。由于共有570篇高被引量子传感论文，这意味着在高被引量子传感论文中，有41%的作者是美国人。

表11:2011-2020年美国高被引QIS出版物。

下表显示了在QIS的三个应用领域中发表过高被引论文的美国研究单位的数量。

表12:产生高被引研究的美国研究单位数量。

E.与政府优先事项保持一致

根据美国国防部(DOD)发布的公开报告和白皮书，报告确定了三个对DOD来说优先级较低的子领域。美国国防科学委员会(DSB)将量子密钥分发(QKD)和量子密码指定为国防部量子通信的低优先级领域。同样的，DSB判断“量子雷达不会为国防部提供升级能力”，因此将量子雷达和相关的量子照明技术指定为量子传感的低优先级领域。量子计算没有指定任何低优先级领域。

表13:2011-2020年美国关于国防部低优先级主题的出版物百分比。

在QIS出版物中筛选出SME认为与这些低优先级领域相对应的关键词。在2010-2020年的分析期间，27.6%的美国量子通信出版物集中于QKD或量子密码。同一时期，16.1%的量子传感出版物以量子成像为主题。图2描述了美国在三个主要应用领域的总出版物，并区分了国防部低优先级的子领域(浅蓝色和浅橙色阴影)。

图2:按应用领域和国防部低优先级子领域划分的美国出版物总数。

F.国内和国际合作程度

以下图表分别显示了在美国三个QIS应用领域中，每个国内机构合作的平均数量；与其他国家合著的美国出版物的百分比；美国量子计算、量子通信(除去QKD和量子密码)和量子传感领域前20名研究单位的协作网络。

可以发现，美国的研究机构在量子计算方面的合作多于中国同行，但在量子通信和量子传感方面的合作较少；美国研究单位的国际合作率高于中国同行。在这三个应用领域中，中国都是美国合作最多的国家。在量子计算应用领域，德国和加拿大分别是美国第二和第三频繁的合作伙伴。在量子通信领域，加拿大和英国分别是美国第二和第三频繁的合作伙伴。在量子传感方面，德国和英国分别是美国第二和第三频繁的合作伙伴。

表14:2011-2020年美国国内合作机构平均数量。

表15:2011-2020年与其他国家合著的美国出版物的百分比。

图3:美国前20大出版物机构协作网络，量子计算，2011-2020。

图4:美国20大出版物机构合作网络，量子通信，2011-2020

 图5:美国20大出版物机构合作网络，量子传感，2011-2020

G.技术泄漏风险

在量子技术的所有三个应用领域中，与中国的合作比与俄罗斯的合作更为普遍，具体取决于应用领域，合作的因素从四个到十个不等。

表16:2011-2020年与战略竞争对手合着的美国出版物的百分比

表17:2011-2020年与军事附属大学合作的美国作者数量

二、美国政府支持评估

A.政府总体研发投资

2019财年的实际支出为4.5亿美元，2020财年的估计支出为5.8亿美元，总统对2021财年的预算要求为7.1亿美元。下图显示了美国国家量子倡议在先前基础上增加了多少支出，以及它是如何在应用领域中分配的。到2021财年，国家量子倡议将QIS投资在先前基础上增加一倍。

图6:美国联邦政府对QIS研发的总投资，2019-2021财年。上图列出了国家量子倡议授权的开支数额。下图按应用领域细分了支出。“QSENS”指的是量子传感，“QCOMP”指的是量子计算，“QNET”指的是基于纠缠的量子通信和网络，“QADV”指的是基础研究，“QT”指的是新的应用和支持技术。

B.政府QIS研发投资的增长

2021财年，政府QIS研发投资增长率为29%，并提出了2022财年22%的增长率。尽管基础研发预算也在稳步增加，但这一增长大部分来自国家量子倡议。

C.政府QIS研发投资的稳定性

●美国《国家量子倡议法案》批准了QIS的8个持续多年的资助计划。

●美国国家科学基金会已被授权在五年内投资7500万美元建立三个量子飞跃挑战研究所。

●美国能源部已被授权在五年内投资6.25亿美元建立五个QIS研究机构。

其他资助机构各自管理着许多规模较小的独立研究项目，这些项目大多持续数年，而且没有被写入国家立法。

D.投资来源的广度

表18和表19分别描述了资助至少50份由美国组织附属机构作者撰写的出版物的不同资金来源的数量，以及美国资金来源的集中度(HHI)。在所有三个应用领域中，美国资金来源的HHI为0.141。这大大低于中国(0.273)，表明美国QIS的资金集中度低于中国。美国的HHI资金来源也是如此。

表18：2011-2020年美国QIS研究资金来源数量。

表19:2011-2020年美国资金来源的HHI。

表20:资助人资助的出版物数量，美国，2011-2020

三、美国私营企业评估

A.量子产业基础(QIB)企业数量及分布情况

美国QIB的总数量很难确定，因为没有一个全面的名单，而且纳入的标准有点主观。为了做一个粗略统计，报告综合了几个截至2020年底的量子技术关键商业利益相关者名单，并创建了一个截至2020年底QIB的182家独特公司的名单。

下图显示了每个应用领域中涉及的公司数量。报告发现近一半的QED-C(美国量子经济联盟)成员公司在从事量子计算，其中很大一部分公司生产跨领域的产品和服务(通常是基础硬件组件)。尽管美国有大量关于量子通信的论文，但很少有公司专注于这个领域。

图7:按量子应用领域划分的QED-C公司分布

图8显示了29家专注于量子的QED-C公司的员工数量分布。这些公司大多都相当小，只有五家公司的员工超过50人。

图8:专注于量子的QED-C公司按员工数量划分

图9显示了32家专注于量子的QED-C公司的成立年份分布。这些公司中有很多都成立时间较短，其中大多数是2017年成立的。这一快速增长表明私营部门对量子技术产生了浓厚的兴趣，但许多初创企业还没有稳定的商业模式、产品或收入，而且它们在财务方面可能容易受到量子技术行业低迷的影响。

图9:专注于量子的QED-C公司按成立年份划分

图10显示了20家专注于量子的QED-C公司宣布的风投资金总额的分布情况。截至2021年6月，这20家公司共获得了12.8亿美元的风投资金，但其中超过四分之三的风投资金集中流向了三家公司，均为量子计算领域的公司：PsiQuantum(5.09亿美元)、D-Wave Government Systems(2.56亿美元)和Rigetti Computing(1.99亿美元)。

与整个科技行业相比，量子领域的风投资金分布非常不平衡，少数几家大公司获得了大部分资金。这说明风投市场对几家大型量子初创公司非常有信心，这些公司都比较稳定。

图10:专注于量子的QED-C公司的风投融资分布情况

图11:所有科技初创企业和量子初创企业获得融资的分布

B.公司在量子技术方面的专业化程度

下图显示了QED-C公司量子技术专业化程度的分布。第一类公司是致力于量子技术的初创公司。第二类公司并不专注于量子技术，但他们生产与量子技术相关的商业产品，或报告了一个专门的内部量子研发项目。至于第三类公司，没有专门的产品或研究项目。这类公司中的大多数都在关注该领域的发展，寻找潜在的有用应用。他们自己并没有积极推动这一领域的发展。但也有可能他们正在资助没有公开宣布的内部研究。

图12:QED-C公司按提供的初级产品或服务的分布

图13:QED-C公司量子技术专业化程度的分布

C.供应链的外国依赖性

对外国供应商的依赖

在欧洲，有三家公司受到了多家组织的关注：德国的TOPTICA Photonics(与子公司TOPTICA Eagleyard)，提供激光二极管；瑞典的Low Noise Factory，提供高电子迁移率晶体管放大器；以及芬兰的Bluefors，提供稀释制冷机。总体而言，德国是高质量激光器的重要来源。

表21:来自欧洲供应商的量子技术组件

另一个主要供应地区是亚洲，日本和中国是美国QIB的重要供应国。

从国外获得的大多数专用部件来自美国盟国；然而，中国作为商用现货(COTS)组件和某些原材料的关键供应商脱颖而出。中国是这些组件的主要供应商，因为中国组件与其他地方的组件在成本上存在显著差异。

表21:来自亚洲供应商的量子技术组件

外国依赖的原因

供应链的外国依赖性有多种解释，包括：相对组件成本、质量差异、缺乏国内替代品，以及外国公司收购国内供应商。此外，对较低级别供应商缺乏可见性可能会掩盖一些外国依赖。

对有限供应商的依赖

对有限供应商的依赖(供应商集中度高)是美国量子技术供应链的另一个风险来源。这个问题会影响到激光器、光学设备、热蒸汽单元、蓝宝石晶圆、低噪声放大器、特定的电缆、双角蒸发器和各种原子同位素。供应商数量有限会增加这样的风险：对供应商目录的更改可能会完全切断组件供应，并可能由于缺乏替代品而迫使公司使用不可靠的组件。

供应链有限的原因

由于许多量子技术公司需要的组件数量相对较少，因此，潜在供应商生产这些组件并不总是经济的。量子技术也在迅速发展，当组件需求不稳定时，为每个组件寻找多个供应商可能会很昂贵。最后，某些组件和材料只能由少数几个组织制造。

四、美国技术指标评估

报告评估了量子计算、量子通信和量子传感的指标，计算了每个部门的所有美国专利申请，包括量子出版物分析中使用的任何关键词。总的来说，三个领域都显示出巨大的创新潜力。

表22：到2019年美国的量子技术专利指标

下图显示了从2000年到2020年，每个领域每年美国专利申请的累计数量。

图14:2000年至2019年累计美国量子技术专利申请

量子计算

美国专利申请量在2000-2010年以每年100件左右的线性增长之后，累积的美国专利申请量开始呈指数增长。超导量子计算领域累积专利申请呈现S曲线，它几乎占美国量子计算专利申请总数的三分之一，并且似乎比图量子计算增长得更快。

图15:2000-2018年美国超导量子计算专利申请

 表23:美国量子计算专利申请数量最多的实体

量子通信

在量子通信领域，美国专利从2000年的10件上升到2019年的1300多件。中国的量子通信专利申请数量几乎是美国的三倍，并且出现了一个几乎同时开始的急剧上升的S曲线，表明中国可能是这一领域的技术领先者。

表24:美国量子通信专利申请数量最多的实体

量子传感

如图14所示，美国的量子传感专利在经过本世纪初的一个非常缓慢的上升之后，从2005年开始加速增长，从当大约100件专利上升到2019年的近800件。与其他国家的相比，美国的量子传感专利申请数量最多、出现最早。然而由于量子传感器类型的多样性，需要对特定传感器类型和应用进行技术分析，以了解该领域的技术领先地位。

表25:美国量子传感专利申请数量最多的实体

B.技术成就

量子计算

目前，美国两大领先的量子计算开发商是谷歌和IBM。他们开发了具有53-65个量子比特的系统(报告成文时，IBM还未发布127比特量子芯片)，并发表了描述其分析和基准测试结果的论文。

表26:美国量子计算技术性能。截至2021年7月

量子通信

量子通信包括三类技术，量子密码、量子隐形传态和量子互联网，三者都涉及量子纠缠。

下表显示了几个指标中纠缠光子产生的技术现状以及演示国家。产生纠缠光子对有两种主要方法：目前大多数工作系统使用一种成熟的过程，称为自发参量下转换。此外，一种将电场应用于砷化镓量子点的方法似乎很有希望，但尚未实现可扩展性。德国在这两类纠缠源方面都处于或接近全球前沿。

表27：纠缠光子产生的技术现状

表28显示了远程量子网络的技术现状。目前，所有量子网络原型都通过光纤电缆传输量子比特(以光子的形式)，尽管这不是物理要求。

量子传感表28:远程量子网络的技术现状

与量子计算或通信相比，开发广泛适用的衡量标准对于量子传感器来说也更具挑战性，因为传感器的量子改进性质各异。

美国正在推进几类重力仪的先进技术，并优先考虑这些类型传感器的可部署性。包括美国和中国在内的许多国家正在开发新型高灵敏度磁力计，例如氮-空位中心。

表29:重力仪的技术成就指标

C.正在寻求的技术方法的广度

在量子计算领域，领先的美国公司已经演示了两种能够实现通用量子计算的量子比特技术的完全集成原型：超导transmon量子比特(谷歌、IBM和Rigetti)和俘获离子量子比特(IonQ和霍尼韦尔)。其他公司正在研究其他量子比特技术(PsiQuantum的光子量子比特，ColdQuanta的中性原子量子比特，英特尔的量子点量子比特，微软的拓扑量子比特)，但还没有展示出具有清晰性能的集成原型。

在量子通信领域，几家美国公司(其中一些已经获得了风险投资)试图在商业上部署量子密钥分发，但无法确定他们是否在制造自己的设备，也没有找到记录在案的性能指标。目前没有证据表明美国正在推进QKD的技术水平。但Qunnect公司在试图部署基于纠缠分发的完全集成的“第二代”量子通信技术。

在量子传感领域，报告确定了11家公司，正在开发六种应用领域的集成硬件系统：用于PNT的重力测量、射频传感、磁力计、陀螺仪、红外传感和原子钟。

图16:不同公司实现的实际和期望量子比特数

中国是量子技术第二先进的产业基地，仅次于美国；在多个国家应用的大多数指标中，美国和中国占据了前两位(按任意顺序排列)。该报告也将大多数指标应用于中国QIB，并进行了比较案例研究。

一、中国QIS研究评估

A.总体研究活动

表30:2011-2020年中国QIS出版物总数

B.研究活动的增长

表31:2011-2019年中国出版物的复合年增长率

图17:2011-2019年中国QIS出版物的年度增长

C.机构研究能力

表32:2011-2020年中国出版物研究单位数量

与美国一样，该名单主要由大型研究型大学组成。排名前20位的论文发表机构中有16家是大学。中国科学院是中国的国家级政府研究机构，也是三个应用领域的全球顶级科研机构。

表33:2011-2020年中国前20大研究单位

与美国一样，中国的研究产出非常不集中。在美国，麻省理工学院在所有三个应用领域占据榜首，相比之下，中国有三个不同的研究单位在三个领域分别排名第一。中国科学院发表了中国量子计算领域4.7%的论文。北京邮电大学在量子通信领域的出版名额中所占份额最高(5%)。在量子传感方面，中国科学技术大学所占份额最高(4.5%)。

该报告认为，中国的HHI近年来显著增加，特别是在高影响力的研究方面，因为从2017年左右开始，中国一直将其QIS的大部分研究集中在中国科学技术大学实验室。

表34:2011-2020年中国研究单位HHI

D.全球科学影响

表35:2011-2020年高被引的中国出版物

表36:2011-2020年中国拥有高被引研究的研究单位数量

E.与政府优先事项保持一致

与美国相比，中国出版物在美国国防部低优先级子领域中的比例更高。在2010年至2020年期间，34.9%的中国量子通信出版物要么是QKD，要么是量子密码。在同一时期，41.4%的量子传感出版物以量子成像为主题，这是美国的两倍多。

表37:2011年至2020年，关于美国国防部低优先级主题的中国出版物的百分比

图18:按应用领域和美国国防部低优先级子域划分的中文出版物总数

F.国内外研究合作程度

表38:2011-2020年中国合作国内机构的平均数量

在所有三个应用领域，中国研究单位的国际合作率都低于美国同行。而且在所有这三个应用领域中，美国都是中国最大的合作国家。

表39:2011-2020年与其他国家合著的中国出版物的百分比

二、中国政府支持评估

A.政府总体研发投资

表40:中国的QIS研发支出总额

B.政府QIS研发投资的增长

在2006-2015十年期间，投资大幅增长。自2015年以来报告的较低水平表明，近年来，这种增长可能已经趋于平稳，甚至出现逆转。另一方面，合肥微尺度物质科学国家研究中心宣布的巨额资金(媒体报道为10亿美元)表明，投资正在继续快速增长。

C.政府QIS研发投资的稳定性

过去的两个五年规划特别提到了量子技术。十三五年规划曾经提到量子通信，而十四五规划提到量子技术七次，并将其描述为与其他中国战略重点(如人工智能和先进半导体制造)同等重要。这些公开文件表明，量子技术一直是中国领导层的一个持续战略重点，其重要性似乎在增加。

D.投资来源的广度

表41:2011-2020年中国QIS研究资金来源的数量

资金来源的总HHI为0.273，这大大高于美国(0.141)，表明中国QIS的资金比美国更集中。

表42:2011-2020年中国资金来源的HHI

中国的资助体系严重依赖于国家自然科学基金(NSFC)。该组织负责资助中国50%的量子计算出版物、50%的量子通信出版物和49%的量子传感出版物。

表43:2011-2020年资助方资助的中国出版物数量

三、中国私营企业评估

A.QIB企业的数量和分布

表44:中国从事量子技术研发的主要公司

 图19:按应用领域划分的中国量子初创企业分布

与美国的初创企业一样，中国的初创企业往往规模较小，而且成立时间短。美国和中国公司之间的主要区别在于，中国公司公开的融资要少得多。该报告确定中国量子初创公司的融资总额仅为4400万美元，而美国初创公司的融资总额为12.8亿美元。

图20:按员工数量划分的中国量子初创企业分布

图21:按创立年份划分的专注于量子技术的中国公司分布

 图22:按公开融资金额划分的专注于量子的中国公司分布（图中所示的QED-C公司应为中国公司）

与美国不同的是，中国最先进的技术来自学术实验室而非私营公司。八家初创企业中有三家总部位于合肥，还有一家总部位于安徽省的另一个城市，这些企业都与中国科大息息相关。

B.公司在量子技术方面的专业化程度

与美国的情况一样，中国的私营量子产业既有专门的初创公司，也有大型科技公司。在确定为量子技术主要参与者的13家公司中，有8家是专门的初创公司；其中五家是大型多元化科技公司。

四、中国技术指标评估

A.创新潜力

表45:到2019年中国在量子技术领域的专利情况

图23：2000年至2019年中国累计量子技术专利申请

中国在量子计算和通信领域的专利申请趋势非常相似。在经历了一段大致呈线性增长的时期之后，中国在这两个应用领域的累计专利申请在2009年前后开始呈指数增长。而从2009年开始，量子传感领域出现了S曲线，从那一年的约40件专利增长到2019年的650多件。

B.技术成就

量子计算

表46:中国量子计算技术性能

量子通信

表47:基于远程纠缠的量子密钥分发技术现状

中国是唯一一个证明了两个量子存储器的远程纠缠的国家，这是量子网络化的重要一步。

量子传感

中国似乎没有推进重力测量技术的发展，其在磁力测量方面的研究似乎侧重于样品显微镜(例如，用于生物医学成像)，而不是用于导航或远程传感。

C.正在寻求的技术方法的广度

在量子计算方面，中国声称展示了一个使用通用量子比特技术的集成原型，即超导transomon量子比特。它还展示了一个使用光子进行玻色采样计算的集成原型，但这种架构不具备通用量子计算能力。

在量子通信领域，中国已经部署了许多关键技术的原型：高质量纠缠光子对生成、光纤QKD、有纠缠/无纠缠QKD、卫星量子隐形传态，以及两个相距甚远的量子存储器的纠缠。该报告没有发现任何接近实际部署的中国量子传感器原型，因此认为大多数中国在量子传感方面的研究似乎还停留在实验室阶段。

在量子通信方面，该报告判断中国在高质量纠缠生成方面与其他几个国家(包括美国和欧洲尤其是德国)大致相当，是大规模部署QKD的世界领先者，也是唯一一个通过卫星展示了量子通信的国家。此外，作为唯一一个长距离纠缠量子存储器的国家，它是量子设备网络的领导者——从长远来看，这可能是量子通信最有价值的应用。

在量子传感方面，该报告声称没有发现中国处于领先地位的任何技术。

1.美国在量子信息科学方面的总体科研产出广泛、稳定，在每个应用领域都处于或接近全球前沿。

2.美国政府是开放QIS研究的主要资助者，并有望在2021财年向多个机构的QIS研发投入7.1亿美元

3.美国量子技术的部署现在由私营部门推动。

4.美国在量子计算和传感方面的技术能力表现领先，但在量子通信方面则不然。

5.与美国一样，中国在量子技术的每个应用领域都有很高的研究产出。

6.中国关于量子技术的政府研发资金总额的报告相互矛盾。

7.与美国不同的是，中国的量子研发集中在政府资助的实验室，这些实验室已经展示了技术的快速进步。

8.中国在量子通信技术能力方面领先。

9.量子技术的最终应用及其时间表仍高度不确定。

最后，该报告为政策制定者提出六条建议：

1.继续在量子技术领域提供广泛的政府研发支持，补充最活跃的私人投资领域。

2.监控并在可能的情况下帮助保护美国关键的量子技术计划。

3.监控量子初创公司的财务状况和所有权。

4.监控产业基础关键要素的国际流动，如关键组件和材料、熟练工人和最终量子技术产品。

5.目前不要对量子计算机或量子通信系统实施出口管制。

6.定期重新评估快速变化的量子产业基础。

报告原文下载：

https://www.rand.org/pubs/research_reports/RRA869-1.html

—End—

相关阅读：

光子盒将为中国境内的研究机构和企业提供一个免费的垂直招聘信息发布渠道，欢迎有需求的机构或企业直接联系光子盒。（微信：Hordcore）

你可能会错过：