BCG报告：量子计算，美国＞中国＞欧洲
8月25日，波士顿咨询集团（BCG）发布了一份新的研究报告《欧洲能否在量子计算方面赶上美国（和中国）？》，介绍了全球量子计算的规模和步伐。预计量子计算在未来15到30年内，将创造450-8500亿美元的价值。
虽然美国在量子计算专利、风险投资和人才数量方面明显领先，但BCG报告发现，欧盟目前在公共投资方面处于领先地位。不过，欧盟缺乏一个协调各个成员国活动的连贯行动计划、私人资本市场不发达、无法对后期的量子企业进行投资，并且没有培养足够的量子计算人才来满足预期的需求。报告强调，美国目前在商界拥有的量子人才是欧盟的两到三倍。
BCG的报告还描绘了欧洲维护量子主权的行动计划：首先，制定一个与成员国计划和战略相一致的欧盟范围内的综合行动计划；其次，缩小欧洲投资缺口，特别是后期资金，以使欧洲初创企业能够迅速扩大规模；最后，构建从高中到研究生的端到端人才管道，使得有足够的人才来满足激增的业务需求。
1. 内容提要
2. 全球量子计算竞赛
3. 评估欧洲的机遇
4. 欧盟的风险不断增加
5. 确保欧盟的量子主权
6. 欧盟需要商业导向的量子人才
7. 附录：全球各国量子进程
经过几十年的研究，量子计算机已接近成为现实。2021年该领域的投资达到了历史新高：量子计算的无数好处，从优化物流网络到革命性的药物发现，正在推动社会进步。如果欧盟（EU）希望获得其中的一些好处，必须改善其目前在开发和使用量子系统方面的地位；否则，欧盟将让位于美国和中国，并失去成为技术强国的机会。
1）发展现状
此次BCG的研究表明，美国目前是领跑者，在每个方面都领先于其同行，尤其是在私营部门方面。三个追赶者：英国、中国和欧盟，也处于有利地位，特别是在政府支持和人才库方面。欧盟是公共投资的领导者之一，并采取了强有力的计划，如欧盟委员会的“量子旗舰计划”。但美国在赢得专利、建立创业公司和进行投资方面仍然领先，而中国则紧随其后；欧盟在培养人才方面也与美国和中国一样，处于世界领先。
2）潜在风险
虽然欧盟看起来很强大，但实际情况却不那么乐观，因为欧盟存在的疲敝，可能预示着未来的麻烦。
首先，欧盟将其努力分散在整个大陆，没有形成一个相互联系的量子生态系统。尽管“量子旗舰计划”努力各种协调，但该大陆的大多数国家仍在各自为政。分析表明，即使在国家层面，欧洲国家也没有达到美国、中国等国家在利益相关者和公司之间的协调水平。
欧盟正在创造一个几乎没有能力扩展的私营部门。欧洲国家缺乏使量子计算初创企业在美国扩大规模的那种私人投资，相比之下，美国则是一个风险资本大国。此外，欧盟缺乏大型数字企业，如谷歌、亚马逊和IBM等有能力发展量子的公司。
欧盟有一个专注于发展学术人才的人才市场。尽管欧盟专注于量子计算的顶尖大学几乎与美国一样多，但据BCG估计，后者在量子技术企业工作的人才是欧盟的两到三倍。
3）未来计划
BCG表示，为确保欧盟的量子主权，欧盟、其成员国政府和政策制定者应立即实施大胆的计划来应对新出现的风险，三个方面采取行动以确保地区的量子主权。
首先，欧盟应该在欧洲层面上将其成员国和利益相关者的所有量子计算工作互联起来，这取决于各国政府是否有决心共同推进本地区的量子计算能力。欧盟必须优先考虑公共干预，同时将其雄心和战略在各国家和利益相关者之间进行协调。
其次，欧盟需要促进发展一个能够扩大规模的私营部门。它的初创企业不应无限期地停留在早期阶段；相反，它们应该扩大规模，成为数字巨头。各国政府和政策制定者将需要共同努力，解决欧盟的投资缺口，特别是在后期资金方面，同时通过提供激励措施促进现有企业的采用，支持创建一个量子计算应用市场。
第三，欧盟必须创造以商业为导向的量子人才，确保人们离开学术界，支持私人量子技术倡议的发展。完成这项任务需要自始至终地发展该地区的人才管道，并为此获得足够的资金。此外，欧盟必须努力吸引国际人才。
只有解决了这些挑战，欧盟才有现实的希望在量子计算行业取得成功。否则，量子计算的出现可能为欧盟的竞争力和技术独立性敲响丧钟。
全球量子计算竞赛
自然界不是经典的，如果你想对自然界进行模拟，你最好让它成为量子力学。天哪，这是一个奇妙的问题，因为它看起来并不那么容易。
人类从未像今天这样接近实现美国物理学家理查德·费曼（1918-1988）的想法。在1982年的一篇题为《用计算机模拟物理学》的论文中，费曼假设，为了解决特定类别的问题，我们将需要建立量子计算机。像所有的深层技术一样，量子计算技术经历缓慢起步后，在近代迅速成熟起来。因此，第一批量子计算机将能够解决传统计算机无法解决的问题。
近来，在量子计算机方面已经有了一些突破。2019年10月，在科学杂志《自然》上发表的一篇论文中，谷歌报告了一项里程碑式的成就。这家美国数字巨头宣布，其量子计算机Sycamore在几分钟内解决了一个复杂的问题，而这个问题需要最强大的传统超级计算机花费数千年时间才能破解。到2021年7月，位于合肥市的中国科学技术大学(USTC)声称，它已经解决了一个比谷歌机器解决的问题难三个数量级的问题，2021年9月，USTC宣布，它将自己的记录再提高三个数量级。
2021年11月，量子计算领域又有两项进展。美国的量子经济发展联盟透露，其帮助开发的一种新型错误抑制方法可以将量子计算算法的成功概率提高2500%；斯坦福大学的工程师们公布了一种更简单的量子计算机设计。然后，在2022年6月，加拿大公司Xanadu公布了一个量子设备——Borealis，它可以在一个特定的操作上胜过任何超级计算机：Borealis可以在短短的36微秒内，以指定的概率范围提供一系列的数字，而同样的任务超级计算机需要计算9000年以上。
不足为奇的是，全世界私营部门对量子计算的投资已经上升到创纪录的水平。根据BCG的数据，2021年，对量子计算公司股权的私人投资比2015-2019年期间的平均水平几乎增加了10倍(见图1）。2021年，英美初创公司PsiQuantum筹集了4.5亿美元用于开发通用硅光子量子计算机，这也是有史以来最大的一次量子硬件公司股权出售。事实上，自2018年以来，对量子通信公司的13亿美元私募股权投资中，约有四分之三用于硬件开发。此外，自2013年以来，各国政府已宣布投资超过200亿美元来开发量子通信系统。
图1 加快对量子计算的投资步伐
量子计算机将在创造价值的同时颠覆世界。毫无疑问，量子计算拥有在几乎所有行业创造巨大价值的潜力，从汽车和航空航天到金融和制药(见图2)。根据BCG最近的预测，新机器在未来15-30年内可以创造4500-8500亿美元的新价值。BCG估计，如果该技术能像预期的那样快速发展，企业和政府将在未来三到五年内获得50-100亿美元的价值。
量子系统将能够解决多种计算问题，目前的重点是机器学习、模拟、优化和密码学等复杂应用。
机器学习（ML）。量子系统将从新的数据中识别复杂的模式，并利用它们来训练复杂的ML算法。这将加速人工智能应用的发展，例如自动驾驶，以及防止欺诈和洗钱的应用。
模拟。量子计算机将能够模拟自然界中存在但难以用传统计算机研究的过程。通过这样做，它们将改变药物发现、电池设计和流体动力学等，以及衍生品和期权定价。
优化。量子算法将能够在所有可行的方案中确定一个复杂问题的最佳解决方案。例如，公司可以开发这样的应用来解决物流和风险管理方面的问题。
密码学。量子计算将破解传统的加密协议，并使更好的加密标准成为可能。
图2 量子计算将在多个行业和使用案例中创造价值
量子计算构成了潜在的网络威胁；与此同时，量子计算的出现将对网络安全构成前所未有的威胁。黑客将能够通过破译RSA密码系统生成的公钥，突破几乎所有传统加密设备或系统的安全。这种威胁将影响每个人：从个人和机构到公司和政府。
除了存储个人信息（如个人和财务数据）的系统外，对国家安全至关重要的计算机系统，如军事系统、警察网络、医院系统、互联网、电信和移动网络、能源系统以及银行和金融网络，都将成为容易的目标。除非政府发展量子计算能力，否则他们将无法保护自己或应对量子黑客的攻击。
由于量子计算在不久的将来可能会构成前所未有的网络威胁，量子密码和通信已经成为应对这一威胁的可能对策。新的网络和协议将通过实现量子密钥分发来保护企业和政府，量子密钥分发利用量子物理学原理，通过光链接网络在用户之间随机分配密钥。例如，中国在2016年发射了第一颗支持量子的卫星，以确保安全的数据传输，并建立了目前最长的量子密钥分发网络，从北京延伸到上海。
如今，每个国家都在急于拥抱量子化的未来。对于即将到来的网络末日，大多数国家并没有采取等待和观望的态度。以美国和中国为首的几个国家的政府在过去十年，特别是在过去五年中公布了量子计算发展战略(见图3)：他们正在迅速行动并进行大量投资，以获得量子计算领域的领导地位。
具体来说，2018年12月，美国国会通过了《国家量子倡议法案》，该法案描述了美国的量子计算战略，规定了国家的应对措施，并在量子计算相关计划上投资超过30亿美元。同样，中国政府已经投资超过100亿美元，在合肥市建设世界上最大的量子设施。其他国家也正在与量子计算竞赛中的领导者建立联盟。例如，2021年，澳大利亚、英国和美国签署了AUKUS协议：该协议的重点是开发新技术，而不是国防能力，这三个国家将分享他们在人工智能和量子计算等领域的技术进步。
与美国和中国一样，欧盟（EU）的27个成员国如果希望确保欧洲未来的竞争力和主权，就必须参与、投资并努力赢得量子计算竞赛。毕竟，量子计算有可能颠覆欧盟的几个关键制造业，如航空航天、汽车、化工、国防、电气、制药和纺织品，以及其服务部门，如银行和金融服务。对欧盟来说，要么现在抓住量子机会，要么永远失去机会。
图3 欧盟在量子计算领域的竞争
03
评估欧洲的机遇
欧盟要想在量子计算竞赛中获胜，或获得量子主权并不容易。开发、控制这一领域的最新进展将需要整个大陆的努力，并得到政府和公共机构、私营部门和大量人才的支持。在这份报告中，BCG将重点关注欧盟的政策、行动和整体努力，以及欧盟成员国（特别是芬兰、法国、德国和荷兰）正在努力开发量子计算系统的个别行动。
首先，BCG的分析表明，美国是全球量子计算的领跑者，在各方面都超过了其同行，尤其是在私营部门的努力方面。欧盟在美国的第二梯队挑战者中处于有利地位，与中国和英国一样，获得了大量公共部门的支持，并开始培养必要的人才。即便如此，单独来看，欧洲没有一个国家会成为量子计算竞赛中的领跑者。
图4 2022年量子计算国家排名
在其他地方，加拿大和澳大利亚已将自己定位为量子计算的中级竞争者，在许多关键领域拥有开发能力。例如，加拿大是私营部门在量子计算领域投资的领跑者，与美国并驾齐驱，其初创企业包括Xanadu，该公司希望到2030年实现量子纠错。
与此同时，澳大利亚已经启动了在该领域培养人才的具体计划。最后，印度、以色列、日本、俄罗斯和瑞士等国启动了量子计算项目，设定了雄心勃勃的目标，但在实施方面落后于领先者。自2020年以来，印度在量子技术开发方面投入了超过12亿美元。
接下来将分析一下量子计算中主要竞争者的位置，以及它们在三个关键维度上的表现。
图5 三个维度评估各个国家量子计算发展
1）政府支持
国家和地方政府可以通过资助这些工作和制定国家量子计算战略等支持政策来支持量子计算的发展。
到目前为止，中国是全球公共投资的领导者，已经花费了大约100亿美元来创建一个国家量子信息科学实验室(见图6)。欧盟在公共投资方面通常是领先的，但它正试图跟上步伐，在2021年拨出65亿美元用于量子计算投资，这比美国政府预算的30亿美元多出一倍。但是，虽然欧盟在公共投资方面走在前列，但其重点与同行不同，其大部分财政支持都用于学术机构和研究工作，而不是国家赞助。
图6 国家排名：按政府在量子计算方面的投资
直接资助并不是（也不应该是）政府实现其量子计算雄心的唯一杠杆。澳大利亚和瑞士还没有设定目标或创建路线图，而欧盟和美国已经制定了计划来指导其量子计算生态系统的发展。
举例来说，2018年，美国国家量子倡议法案为量子计算创建了一个国家计划，并提供了一个框架来协调美国联邦机构的努力。这项法律允许美国建立新的量子研究中心、促进与日本等国家的国际合作项目，并与谷歌等美国数字巨头建立教育伙伴关系。美国甚至制定了出口管制措施，以阻止量子技术的出口，尽管专家们争论这样做是否为时过早。
除此之外，美国正在创建研究中心等共享设施，并通过公共机构和与商业参与者的合作开发用例，而欧盟则通过欧盟委员会的“量子旗舰计划”，重点关注大学之间的研究和合作。量子旗舰计划于2018年启动，资金为10亿欧元，是欧盟最大和最重要的研究和创新项目之一。它协调了几个量子计算领域的研究，创建了行业利益相关者团体，并运行教育试点。量子旗舰项目受到了专家们的好评，它已经成为一个促进欧洲国家之间合作的动态机制，其呼吁和倡议可以很好地刺激在欧洲大陆建立一个强大的量子计算生态系统。
其他数字强国，如日本和以色列，在量子计算领域只制定了雏形计划。2019年，以色列政府为量子计算拨款3.5亿美元，但它没有制定任何开发系统的具体计划。同样，日本在2020年将量子计算纳入了一项Moonshot国家计划，希望在2050年前开发出一台容错的通用量子计算机。不过，除了资助一些研究项目外，政府几乎没有采取后续行动。
2）私营机构
公司和初创企业将成为发展量子计算系统的关键因素，将量子研究转化为产品和服务，在其他行业产生价值。美国在这一层面的主导地位是毋庸置疑的，因为美国的初创公司在这一领域有大量投资。只有欧盟和加拿大在该领域的公司数量上能与美国相媲美。在这方面，欧盟在其总体努力方面也处于有利地位，但其成员国中没有一个国家接近美国。
美国在该领域的公司数量最多，其初创企业吸引了大部分量子计算的投资(见图7)。美国已经见证了量子计算的一些最大交易，政府正在依靠该国的数字巨头（如IBM和谷歌），来推动技术的发展。例如，IBM去年突破了100量子比特的障碍，推出了127量子比特的微处理器，并希望在2023年底前开发出1000量子比特的芯片。
图7 美国在量子计算领域拥有最多的初创企业、私人投资和专利
与此同时，中国正努力通过赢得尽可能多的专利来追赶美国。自2000年以来，中国注册的量子计算专利数量位居世界第二，仅次于美国。中国也依靠其大型数字公司来保持其在量子计算方面的势头。例如，腾讯已经建立了一个专门的量子实验室，将理论与实际应用联系起来。2020年，该公司宣布对其计算基础设施投资超过700亿美元，其中包括开发量子技术。然而，腾讯并不是中国唯一的私营量子计算企业。阿里巴巴在2018年之前为量子云计算开发了一台11比特的机器；而百度目前提供了一个平台，企业可以用它来建立量子应用的神经网络模型。
3）人才
人才生态系统对于发展量子计算产业至关重要。欧盟和美国在这方面走在前列，鼓励他们的顶尖大学专注于量子计算，并发表关于该主题的科学论文(见图8）。他们正在培育自己的生态系统，以应对供应下一代量子计算商业人才的挑战。
图8 欧盟在科学和教育能力方面仅次于美国
欧盟最近通过几个试点项目升级了其学习生态系统。例如，它建立了一个QTEdu开放大师试点，以帮助整个欧洲的学生受益于欧洲大陆30多个教育机构的量子计算专业知识。同样，美国与领先的数字公司建立了国家Q-12教育合作伙伴关系，以创建内容并在初中、高中开展推广活动，以扩大社会对量子计算知识的接触。
其他国家也在努力迅速发展量子计算人才。瑞士的大学正在加快其努力，创建一个该学科的硕士课程，而不是只提供博士课程。澳大利亚政府支持创建悉尼量子学院，这是一个由四所国立大学组成的伙伴关系，以促进一个人才生态系统。这些大学支持人才管道的端到端发展，为高中生提供量子理论的暑期学校课程，资助本科生和博士学位候选人的研究，并与IBM澳大利亚等公司合作实习计划等。
04
欧盟的风险不断增加
欧盟似乎在量子计算方面具有全球竞争力，但实际情况却有些不同。将欧盟在量子计算方面的进展与其他国家的相应进展进行比较，可以看出明显的迹象。首先，欧盟的量子计算能力依赖于外国公司；例如，在2021年，德国不得不从IBM采购一台量子计算机用于研究。
欧盟可能已经具备了所有失败而非成功的因素，就像过去的技术转变一样。例如，欧洲未能在半导体领域实现自力更生，因为尽管其学术机构进行了大量的研究，但该地区并没有培养出一个能够发展和扩大业务的私营部门。因此，欧盟只能控制全球供应链的某些部分，其中大部分是研发密集型的工作，如生产半导体制造设备。长期的结果是，欧盟对中国大陆和台湾的芯片公司的依赖性增加。最近，作为最后的希望、在几年的不作为之后，欧盟与市场领导者之间的差距继续扩大，欧盟颁布了《欧洲芯片法案》——一个资本密集型的计划，以吸引半导体制造能力进入欧盟。
正如欧盟半导体产业的案例所生动表明的那样，政府的支持和世界级的研发并不足以确保对一项新兴技术的主权。在量子通信领域，欧盟再次面临错过从研发到大规模采用的转折点的危险。欧盟的全球竞争对手已经将私人和公共能力结合，在一些领域取得了进展，但欧盟还没有能够做到这一点。
美国公司和中国研究人员已经取得了量子优势，但欧盟的参与者却落后了。例如，IQM是欧盟较知名的量子初创公司之一，去年开发了芬兰的第一台量子计算机，但其能力只有5个量子比特。即使它的雄心壮志也比不上它的全球竞争对手：IQM希望在2024年之前建立一个50量子比特的机器，而谷歌计划在2030年之前开发一个100万量子比特的超级系统。
欧盟在量子通信方面也很落后。2016年，中国发射了世界第一颗量子卫星；2019年，中国建立了一个综合量子通信网络，将两颗卫星与地面的光缆连接起来。中国科学技术大学在量子通信方面也取得了进展：它一直在运营世界上最大的量子网络，连接银行、大学和合肥的政府办公室。同样，美国能源部已经为该国的量子互联网制定了一个蓝图。这两个国家都建立了大规模的量子密钥分发网络：美国已经建立了一个500英里长的网络，而中国已经建立了一个三倍长的网络。
这些发展让我们看到，如果各国继续按照目前的轨迹发展，未来会是什么样子。100量子比特的量子计算机和量子通信网络的原型今天可能无法使用，但开发它们为各国建立其量子计算产业提供了基础。如果欧盟不能应对协调整个欧洲大陆的量子计算工作、发展私营部门的量子计算产业以及迅速培养人才的挑战，它就有可能在量子计算竞赛中失败。可以肯定的是，虽然结果还不清楚，但在这一新兴领域输给全球对手，从长远来看，将对欧盟的竞争力构成严重威胁。
1）不协调的努力和相互脱节的生态系统
尽管欧盟在2018年启动了长达十年的“量子旗舰计划”，目标是协调整个大陆的努力，但许多成员国继续在自己内部进行量子计算工作。2021年，德国和法国推出了国家路线图和计划，各自体现了不同的方法，没有利用它们之间的协同作用。
法国正在执行一个相当分散的18亿欧元的计划，由几个研究机构管理，并为量子计算、量子通信和量子传感等领域提供具体拨款。相比之下，德国选择了一种高度集中的方法，在研究部和经济事务部的管理下分配了20亿欧元的资金；这两个部门并不专注于关键技术领域，但各自发挥着不同的作用：研究部资助研究并确定量子计算的潜在应用，而经济事务部则组建产业联盟并创建产业创新中心。
尽管这两种方法存在明显差异，但法国和德国的共同目标是发展国家量子系统，这应该在多个层面产生协同效应。不幸的是，这两个国家还没有探索出合作的途径，如发展共享的基础设施以获得规模、进行联合筹资以优化资源分配，以及创建跨国联盟以交流最佳实践经验。
总的来说，欧盟的成员国还没有达到其他国家利益相关者所表现出的协调。例如，美国在利用其军队在量子计算方面的努力来启动民用倡议方面已经取得了成功。美国国防部、中央情报局和国家安全局都没有仅仅依靠DARPA和NASA等机构（这些机构历来在开发新技术方面起着主导作用），而是投资于开发量子计算技术。中情局甚至成立了In-Q-Tel，这是一个投资于量子计算等深度技术的风险投资基金。
此外，美国政府正在悄悄地协调其量子生态系统的活动，并确保公司之间的合作。它资助了QED-C，一个由私人公司组成的联盟，通过推动关于潜在应用的讨论、举办工作会议来讨论优先事项和路线图，促进量子计算合作。
相比之下，在采取了一些有希望的措施后，比如法国创新防御局对量子计算初创公司Pasqal的资助，欧盟对量子计算几乎没有军事兴趣。在企业层面，欧盟公司正在努力联合起来，超越他们的单打独斗。正如欧洲量子计算领域的一个主要投资者坦言的那样：“尽管欧洲的量子生态系统相当小，但公司之间互不相识，无法产生协同效应。”孤立无援的后果可能是灾难性的。如果欧盟不能整合其成员国的努力、利益相关者和公司，它最终将形成一个脱节的生态系统，无法产生快速开发和扩大量子通信所需的协同效应。
2）欧盟的量子业务无法扩展
欧盟的量子计算生态系统还远未成熟，因为该地区专注于学术界、缺乏商业参与，而且其量子计算生态系统支离破碎。欧盟已经创建了一个有前途的初创企业“管道”（pipeline），但如果这些初创企业要成功地扩大规模，而不是在与国外科技巨头正面交锋时崩溃，该生态系统必须成熟。
有几个因素导致了欧盟商业生态系统的不成熟。首先，与美国这样的强国相比，欧洲国家和公司没有必要的风险投资来扩大其量子计算初创企业的规模。美国吸引了大量的种子资金和更多的融资轮次（见图9）。例如，自2010年以来，美国风险投资公司已经向量子计算初创企业投资了约18亿美元，其中四分之一是以D轮融资的形式；在大西洋的另一边，欧盟的初创企业仅吸引了3亿美元，几乎没有C轮或D轮融资。
图9 美国吸引了最多的量子计算投资和最多的融资轮次
其次，欧盟限制外国投资量子计算的政策是出于确保自给自足，但它们可能弊大于利。这些法律也阻碍了欧洲大陆的投资者，他们认为外国公司是更有吸引力的投资机会，因为他们有能力吸引更大的资金，尤其是美国的资金。虽然美国也有类似的政策，比如由美国外国投资委员会监督的限制外国投资的政策，但根据BCG的估计，它的投资有25%来自欧盟的资金。虽然欧盟的量子计算初创企业从美国公司吸引了不到2%的投资，但加拿大的初创企业从美国公司获得了大约20%的投资；中国等国家也成功地吸引了本地投资者，80%以上的投资都来自国内(见图10）。
图10 欧盟努力吸引量子计算方面的投资
第三，与美国不同，欧盟缺乏拥有财力来扩大和巩固量子计算产业的大公司。例如，微软是两年前PsiQuantum的主要投资者之一，向这家英美创业公司投资超过2.15亿美元。但欧盟的公司，甚至其制造业巨头，都不愿意参与这种规模的投资。例如，博世参与了欧盟两家量子计算公司IonQ和Zapata的两轮投资，但其投资加起来只有7000万美元。
3）欧盟学术人才的局限
不可否认的是，欧盟在量子计算研究和教育方面已经形成了世界级的学术能力。欧盟是世界上第二大量子计算科学论文的发表者，仅次于美国；欧盟是世界上关于该主题的科学论文的第二大发布者，仅次于美国，每年贡献了大约15%的此类文章。它还发展了强大的教育能力：世界上排名前100的量子计算大学中，有34所位于欧盟，这个数字与美国的37所相当接近。然而，欧盟一直在努力将其学术人才转变为“商业明星”。在LinkedIn上，拥有量子技能的用户约为美国的三分之一，而量子计算初创公司的员工约为美国的一半。
此外，在欧盟私营部门工作的少数量子工程师有可能被美国的数字巨头挖走。量子理论和商业实践交汇处的人才短缺阻碍了欧洲初创企业的发展，也凸显了很少有人有能力在该领域做出明智的投资决策，限制了欧盟基金在量子技术方面的专业知识。BCG发现美国有超过232家风险基金在量子计算投资方面有一定程度的专业知识；相比之下，欧盟只有88家基金对量子创业公司进行了投资。
05
确保欧盟的量子主权
尽管在协调公共努力、创建私营部门和培养量子计算人才方面存在障碍，但欧盟仍有时间制定战略，使其有能力领导这一领域。然而，要做到这一点，欧盟必须立即采取行动，因为对手国家正在迅速发展，并取得进展，这将使他们能够创建量子计算部门并迅速部署大规模的量子应用。欧盟、其成员国和其政策制定者应在三个方面统一行动，以确保其量子主权(见附图11）。
图11 欧盟必须使用三个杠杆来取得领先优势
1）欧盟必须将其努力联系起来
欧盟只有在其成员国共同推进其量子能力时才能赢得量子竞赛。根据BCG的评估，法国、芬兰、德国和荷兰虽然在量子计算方面很活跃，但还没有在该领域单独取得很大的成熟度。只有通过合作，他们才能发展出必要的能力来对抗美国、中国和英国这样的国家。欧盟必须在两个方面采取行动：优先考虑公共干预和使战略与雄心相一致（aligning strategy with ambition）。
优先考虑公共干预。欧盟在对量子计算进行投资时，需要保持敏锐度。尽管量子旗舰计划定义了欧盟在短期、中期和长期的优先事项，并规定了研究的目标领域，但对于每个优先事项应该分配多少投资，以及哪个利益相关者应该领导生态系统来解决每个优先事项，仍然太不明确了。
在制定战略计划和分配资金时，欧盟必须牢记近期和中期的差距：例如，在通信网络和超导计算机方面，与中国和美国相比，欧洲大陆的差距是明显的。欧盟，通过其核心机构，可以协调甚至汇集其成员国在量子计算方面的投资，并为他们提供一个连贯的焦点。
欧盟仍有机会通过创建一个所有利益相关者都能利用的基础设施沙盒（sandbox），成为开拓者，特别是当量子科学从理论研究转向应用研究时。控制物理硬件将是至关重要的，使每个国家都有能力开发不同行业的用例。共享资产将是欧盟的一个强大的创新倍增利器。法国已经在内部开始了这一运动：最近启动了一项计划，将量子机器和超级计算机连接起来，以便让该领域的每个法国研究人员和公司都能使用。同样，荷兰已经创建了量子计算平台，为该国的用户提供量子计算硬件。
使战略与雄心相一致。欧盟必须确保其所有成员国和利益相关者进行合作，以实现欧洲在量子计算方面保持主权的共同目标。首先，欧盟的所有成员都应该参与到量子计算的决策、资源分配和优先事项的确定中。像美国一样，欧盟可以在其量子旗舰计划中设立一个协调办公室，以监督该领域中各机构、民间和军事参与者的活动。目前，量子旗舰计划的协调小组只有七名成员，主要来自公司和大学，没有任何其他利益相关者的代表（如国家科学部和研究机构）。
第二，欧盟必须促进联系。其政府和政策制定者应通过支持专门的加速器和孵化器，努力在利益相关者之间建立起桥梁。例如，在美国，芝加哥大学通过与美国能源部实验室合作，为早期量子化创业公司创建了第一个加速器。欧盟的类似举措提供了宝贵的经验。例如，荷兰已经创建了QuTech，旨在与代尔夫特大学合作，开发可在整个欧洲大陆推广的量子计算机。
最后，欧盟必须确保军事和民间利益相关者之间的合作，因为量子技术将颠覆这两个领域；这种合作也将成为吸引更多资金来开发量子系统的战略。军事机构必须参与协调工作，并应将资金专门用于量子计算的军事应用。例如，欧盟委员会已经创建了欧洲国防基金，支持公司和研究机构的国防相关研发，并与欧盟成员合作确定优先事项。欧盟还可以创建或参与专门用于新兴技术的基金。例如，在2022年，北约为新兴技术（包括量子计算）设立了一个10亿欧元的创新基金。但关键的欧洲国家，如法国，并没有参与到该倡议的关键部分。如果欧盟想争取全球的量子优势，必须把国际和军事合作作为优先事项。
2）欧盟必须扩大私人部门的量子努力
欧盟需要设定条件，以产生一个能够催生和扩大量子计算初创公司的私营部门生态系统。首先，欧盟必须弥合投资差距，以确保扩大规模所需的资源可用；其次，欧盟成员国政府必须通过成为第一批客户、制定激励措施来发展欧洲的量子系统市场，以促进其采用。
缩小投资差距。令人惊讶的是，欧盟在量子计算初创企业的创建、融资方面拥有自己的优势。除了发展初创企业的管道，欧盟已经看到专门的风险投资基金的浮动，如Quantonation，一个专门为早期量子计算初创企业融资的投资基金。但是，在欧盟创建专注于后期融资的风险基金和私募股权公司必须成为一个优先事项。
为了吸引更多的投资者来资助量子技术公司的规模化发展，政府应该为他们提供财政支持。政府对量子技术公司规模化的支持可以模仿泛欧基金的举措，欧盟创建泛欧基金是为了促进欧洲大陆十个数字巨头的创建，而欧盟芯片法案最近创建了一个2.5亿欧元的公共投资基金，可以从私募股权基金中再吸引12亿欧元。除非欧盟能够获得后期资金，否则像IQM、Pasqal这样有前途的欧洲量子计算初创公司将被美国或中国的数字巨头收购，或者直接死亡。
一个额外的挑战是欧盟对外国投资设置的障碍。正如BCG之前所指出的，欧盟的量子计算初创企业吸引了来自美国的不到2%的总体投资，而加拿大则吸引了约20%。政策制定者需要创造变通办法，使欧洲的初创企业对该地区以外的投资者更具吸引力和可及性，同时保持其欧洲身份。例如，预先授权外国基金投资初创企业，或建立一个精简的筛选程序，将有助于欧盟吸引投资而不失去控制。正如欧盟已经创建了EuVECA——一个预先授权外国基金经理并免除他们的授权和合规费用的指定，它可以为敏感行业（如量子计算）简化外国对欧盟初创企业的投资。
欧盟也可以从其采取的其他技术相关政策中寻找灵感，并建立一个例外制度来资助其成员国的量子初创企业。由《欧盟芯片法案》引入的这一机制旨在根据个案情况提供政府拨款，以帮助扩大创新芯片制造技术。一个类似的机制可以帮助那些试图从从事量子研究到开发量子应用的公司，将有助于在欧洲大陆实现技术的商业化。
开发一个量子市场。仅仅在计算机实验室开发量子技术并不能帮助欧盟变得有竞争力，该地区还必须为量子技术的应用开发一个充满活力的市场。
政府机构和公共部门机构可以支持欧盟的量子初创企业，成为他们的第一个客户；这种做法并非没有先例。例如，在美国，预算条款要求国防部至少有23%的支出是授予小企业的。同样，欧洲政府应该支持向量子动力的欧盟过渡。量子计算应用的最初用途可能包括通过量子协议保护国家关键数据，并为每个国家的研究人员开发国家量子计算网络。欧盟可以把EuroHPC JU作为建立和扩大量子系统类似举措的榜样，EuroHPC JU是一个联合项目，旨在在整个欧洲部署8台超级计算机。
欧盟的政策制定者需要为在职人员投资量子技术应用创造经济激励。由于欧盟缺乏大型数字公司，国家现有企业必须在支持和扩大量子生态系统中发挥关键作用。为购买欧盟制造的量子产品和服务的公司提供税收减免或优惠贷款，将激励各大洲的现有企业将自己置于使用该技术的最前沿。例如，法国农业信贷银行已经宣布与欧盟的两家量子初创公司Pasqal、Multiverse Computing合作，将量子计算应用于金融领域。
最后，欧盟可以帮助减少现有企业在投资量子系统时面临的风险。欧洲大陆的政府和公共机构可以通过为量子初创企业制定一个类似于两年前为高风险人工智能应用提出的质量标签，确保先行者不会处于不利地位。各国政府也应该鼓励对量子计算系统的投资，通过创建倡议来连接生态系统中的各个环节，正如欧盟在Scale Up for Europe中所做的那样。此外，欧盟应与其成员国协同行动，在布鲁塞尔设立一个服务台，负责为量子计算系统提供服务；欧盟应该在布鲁塞尔设立一个办公室来管理私人利益相关者和量子研究者之间的关系。
06
欧盟需要商业导向的量子人才
开发量子技术所需的人才目前在欧盟不是一个挑战，但在未来有可能成为一个瓶颈。根据BCG的估计，建立每个容错的量子系统将需要大约4000名应用科学家和硬件工程师。然而，目前欧盟只有约500名员工在其量子计算初创企业工作，而且并非所有员工都在技术领域工作。
鉴于供需之间的差异之大，投资创造量子人才应该是欧盟的首要任务。欧盟不仅需要创造更多的学术人才（这是欧盟已经很强大的领域），而且还需要创造能够在未来的量子企业工作的商业导向型人才。欧盟必须确保建立战略来发展一个端到端的人才管道，同时也成为一个吸引海外量子人才的“磁铁”。其他国家，特别是澳大利亚和美国，也在做同样的工作，但还没有一个国家大规模地部署这些。
建立人才管道。欧盟必须确保其政策涵盖整个人才管道，从高中到本科到研究生，以及遗留人才的技能提升。尽管欧盟的“量子旗舰计划”已经公布了一项教育计划，但目前还不清楚所涉及的资金是否与欧盟的目标相称，也不清楚哪些利益相关者负责监督该计划的实施。最重要的是，企业需要成为创建人才管道，和将学术人才转化为工程、商业人才过程中的关键部分。这方面的例子并不少：台湾的半导体制造商为博士项目提供资金，并招募研究人员进行培训，以支持他们提高技能。
吸引全球人才。对量子人才的争夺可能会成为全球性的，就像其他高科技产业一样。因此，欧盟必须开始提供激励措施，以吸引海外的量子人才，并使欧洲大陆对他们开放。例如，中国大陆的公司通过向台湾的芯片制造商提供高额的金钱奖励来雇用高级管理人员；台湾为在技术等优先领域工作的外国人提供长期的重大税收豁免。欧盟可以采取类似措施，使该地区对外国人更具吸引力。量子计算应该被纳入欧盟的移民政策，以促进外籍人士的流动，如为在该国工作或创建初创企业的外国人设立的快速法国签证。
正如BCG的数据和分析所显示的，欧盟已经发展了一些能力，但它还没有将这些能力转化为量子计算研究的重大进展，也没有像美国和中国那样，形成一个充满活力的私营部门，快速有效地开发应用。只有正面应对本报告所关注的三个挑战，欧盟才有希望成为未来量子计算产业的竞争者。如果不能及时应对这些挑战，欧盟将在量子计算的战斗中败下阵来，其技术独立性、数字能力，乃至全球竞争力都将受到严重打击。
07
附录：全球各国量子发展进程
澳大利亚：量子产业发展时间进程
加拿大：量子产业发展时间进程
中国：量子产业发展时间进程
欧盟：量子产业发展时间进程
芬兰：量子产业发展时间进程
法国：量子产业发展时间进程
德国：量子产业发展时间进程
以色列：量子产业发展时间进程
日本：量子产业发展时间进程
荷兰：量子产业发展时间进程
俄罗斯：量子产业发展时间进程
新西兰：量子产业发展时间进程
英国：量子产业发展时间进程
美国：量子产业发展时间进程
报告原文：
https://web-assets.bcg.com/36/c4/1a807b3648d5a9eac68105641bfd/can-europe-catch-up-with-the-us-and-china-in-quantum-computing.pdf