业内人士：美国可能失去其量子领导地位的5个原因

光子盒研究院出品

本文作者是美国冷原子量子技术公司ColdQuanta研究和安全解决方案总裁Chester Kennedy。

20世纪80年代末，美国政府和产业界开始意识到微电子技术将推动创新经济进入21世纪。当时，人们越来越担心日本利用美国政府资助的研究，在规模化生产能力方面取得了进步。

为了重新获得战略领先地位，1987年，美国政府向位于德州奥斯汀的半导体制造技术战略联盟(Sematech)投资了5亿美元。Sematech由芯片制造商、材料供应商、大学、研究机构和设备制造商组成。这些独立的团体通力合作，成功地夺回了美国微电子的优势。

目前，美国正处于类似的技术拐点。Chester Kennedy表示：“以下是一些建议，将使美国在量子领域重新站稳脚跟。除非我们迅速采取行动，否则当世界其他地区在量子领域取得进展时，美国将被远远甩在后面。”

纽约约克镇高地的IBM Q System One量子计算机

1.缺乏公私伙伴关系

美国需要建立类似Sematech的规模的公私合作关系，专注于提高制造、降低成本和小型化量子系统组件的能力。芯片是当今每一家万亿美元公司的基础；同样，引领量子创新的国家将引领未来的全球经济。随着联席会议委员会考虑与美国参议院的《竞争法》和美国众议院的《芯片法》相关的下一步行动，美国正在积极努力解决围绕半导体或芯片的供应链问题。尽管微电子是一个全球性产业，但在当前的疫情危机中，美国国内产能的惊人不足以许多人从未意识到的方式被放大。由于制造组件的设备成本高，熟练劳动力短缺，其他国家急于提供制造基础设施，以及对未来十年量子能力将如何影响美国缺乏了解，在许多关键层面上，人们对先进制造业缺乏浓厚兴趣。

重建美国制造能力来解决这些问题是两党关注的焦点，这需要时间和美国政府的重大战略财政支持。所需的财政支持显然是以数百亿美元计算的。

2.未能激励学生

发展量子技术的一个限制因素是人才。美国未能激励足够多的学生攻读核心量子物理学科的高级学位。一个可以考虑的想法是将贷款偿还和贷款减免计划结合起来，以立即增加人才管道。例如，为攻读这些学位的美国公民推迟偿还学生贷款，为那些在量子相关行业或研究机构工作了一段时间(即五年)的人安排完全的贷款减免。

3.量子的可访问性有限

美国必须减少访问障碍。为了实现这一点，想象一个大型量子模拟器库，它将创建一个高保真模拟的教育网络，可用于美国所有大学的实验。美国可以从那些拥有公认物理系的学校开始，然后扩大到包括所有的美国大学和精选的高中。这种资源的可用性将开启创新，就像Raspberry Pi和Arduino在物联网领域开启创新一样。这种能力现在已经存在，只需要资金和复制推广。

4.教育和财政支持

通过增加拥有强大量子物理系的美国大学的数量，可以为人才管道提供支持。需要联邦资金来支持这些项目的实施。在项目能够自我维持之前，需要与大学合作提供初始资金（包括聘用教员和实验室设备），并支持经常性资金。例如，可能会提供50/50的启动成本份额，并在五年内逐步减少年度资助，直到学生人数足以支付学费以维持正在进行的项目。

5.提高劳动力技能

最后，不能忘记让我们实现真正量子优势的软件和算法。虽然美国已经培训了数以百万计的聪明人为传统计算机编程，但现在必须开发新的技能，以利用非二进制量子计算机的独特优势。围绕量子的许多有价值的创新将来自于能够编写代码和开发那些最能从独特的量子架构中获益的算法。可以开发一种在结构上与上述物理概念类似的量子方面的方法，这将使美国能够进一步多样化，并考虑在不同的大学为这些项目提供资金，而不是为扩大的物理系选择的项目。

Chester Kennedy表示，今天，美国面临着量子技术的危机，这与导致美国在微电子产业中地位下降的关键事件和因素没有什么不同。中国在量子方面进行了大量投资，而美国几乎没有保持自身的优势。通过分享想法并在私营和公共部门之间进行合作，美国有可能重新获得领导地位。

关于Chester Kennedy

Chester Kennedy

Chester Kennedy是ColdQuanta研究和安全解决方案部门的总裁。他是一名拥有35年航空航天和商业电子行业经验的资深人士，曾在洛克希德·马丁公司（Lockheed Martin）担任高级职务；也是美国航空航天学会的副研究员和IEEE的高级会员。

参考链接：

https://fcw.com/comment/2022/04/5-reasons-us-could-lose-its-quantum-leadership/366020/

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