量子计算，美国能阻止中国吗？

光子盒研究院出品

导读：本文编译自Tech Monitor记者Afiq Fitri的文章《Can the US stop China’s rise in quantum computing?》。

一句老话说，“如果你不能改变规则，就改变游戏”，这正是量子计算对社会的作用。当机器变得足够强大，达到量子至上的程度时，它有可能改变世界。如今，中国和美国之间正在进行一场战争，看谁先到达那里：美国正利用其在经典计算方面的主导地位来获得优势。

上周，美国在两国之间一触即发的科技战争中对中国发起了最新的炮击。据彭博社报道[1]，白宫正在酝酿新的出口管制，旨在限制中国获得人工智能和量子技术和设备。但是，当中国在量子计算方面的优势似乎正在缩小的时候，美国是否能够有效地遏制中国及其在量子计算方面的崛起，仍然是一个未解之谜。

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量子技术的出口管制：“真正深化的分歧”

量子计算有可能改变我们创造新材料和理解宇宙的方式

量子相关限制的消息是在本月早些时候宣布的另一轮出口管制之后传来的，当时美国切断了中国获得制造高端逻辑和内存芯片所需的美国制造技术的途径。关于这些量子计算的新出口管制的细节不多，也没有迹象表明具体的技术会成为目标。但美国政府一份可能受到出口管制的关键和新兴技术清单显示，这可能包括量子设备的材料、同位素和制造技术，后量子密码，以及涉及量子传感和网络的技术。如果这些出口管制得到批准，这将标志着中美科技战的升级，以及对量子计算竞争的更积极的立场。

今年5月，白宫发布了一份备忘录，指示美国联邦机构确保该国在量子信息科学领域保持全球领先地位，但没有明确提到中国。然而，该备忘录确实概述了对手在量子计算方面获得优势的安全影响，特别是关于“与密码分析有关的量子计算机（CRQC）”将如何能够破解美国数字系统的公钥密码。拜登说：“当它可用时，CRQC可能会危及民用和军用通信，破坏关键基础设施的监督和控制系统，并破坏大多数基于互联网的金融交易的安全协议。”

Futurum Research的分析师Todd R. Weiss认为，这些与量子有关的新出口管制将代表美国和中国之间的“真正深化的分歧”。他说：“这是两个在广泛的问题上对彼此几乎没有信任的国家，而量子计算的潜在力量可以给美国带来非常多的新问题。所以，如果可以的话，美国当然希望用这种技术提供保障和保护。”

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中国正大力投资量子科学

但是，在多年来采取旨在加强中国国内能力的有针对性的政策之后，美国能否有意义地阻止中国在量子计算方面的进展是值得商榷的。有证据表明，这匹马已经跑了。据报道，2021年5月，由潘建伟领导的一组中国量子科学家开发了一个名为“祖冲之号”的超导量子处理器，在特定问题上比谷歌的量子计算机Sycamore快一百万倍。七个月后，中国量子科学家开发了名为“九章二号”的量子计算机，为处理特定问题而定制，比普通超级计算机快100万亿（1017）倍。

中国在现有的出口管制下仍能取得这样的突破，表明中国为未来外国封锁关键技术做好了充分准备，或者至少热衷于保持能够这样做的表象。

中国在量子计算方面投入的大量资金无疑表明，中国正在走向自给自足的道路。根据麦肯锡今年早些时候发布的一份报告，中国目前在促进量子计算研究的公共资金方面超过了西方竞争对手。中国已经为这项工作投入了大约150亿美元，而欧盟和美国只有70亿美元，美国将从最近通过的“芯片和科学法案”中拨款20亿美元。

中国的量子投资超过了其竞争对手计划的公共资金数额，以十亿美元计（美元）；美国的资金包括最近通过的芯片和科学法案中对量子计算的估计资金。资料来源：麦肯锡

中国的大部分资金被分配用于建设遍布全国的大规模研究中心。据报道，在安徽省省会合肥，正在建设“量子信息和量子物理卓越中心”[2]——以爱因斯坦的光量子方程E=hv为原型建造，并将很快完工（编者注：现已封顶）；在中国东部的济南市也正在规划一个“量子谷”[3]，目的是在2025年之前投入使用。

合肥量子实验室的hv造型

除了这些公共资助的研究中心，学术界、私营部门和公共部门之间相互交织的关系也是中国在量子计算方面取得进展的一个关键节点。

Tech Monitor之前也曾报道过中国学术界和国家之间的模糊界限，以及前者如何在该国的技术主导地位中发挥关键作用。边缘计算服务提供商江行智能的创始人刘江川院士解释说[4]：“人们也意识到，学术界应该与工业界合作，真正部署真实世界的系统，并让他们的工作融入工业产品。这就是为什么近年来，你看到中国的大学开始积极参与工业产品的开发，你会看到许多大学教授在私营部门担任顾问、CEO或首席科学家。”

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规避西方的出口管制等限制，中国的量子技术产品和能力取得提升

国家机构和学术界如何合作，以规避西方的出口管制和其他限制，也揭示了这一点。根据《量子计算报告》[5]，中国科技部在其2020年最终预算文件中明确将其描述为一个关键目标，其中提到需要“为突破外国专利封锁、打破技术垄断提供方法支持”。然而，尽管有这些长期的准备，毫无疑问，美国的出口管制已经开始“咬人”了。

在对中国的量子计算出口即将受到限制的消息传出后，《金融时报》报道说[6]，中国的芯片制造商长江存储科技有限责任公司已经要求其核心岗位的美国员工离职，以遵守新的规则。本周早些时候，中国海关官方数据还显示[7]，9月份芯片进口量下降12.4%，共计476亿片；而2021年9月为543亿片；中国国家统计局公布的数据还显示，国内芯片产量同比下降16.4%，至261亿片。

量子相关的进口也未能幸免。根据CEIC数据，与去年11月的峰值相比，2022年8月中国的此类进口量急剧下降。虽然很难确切知道这种下降的根本原因，但其中一个因素“肯定可能包括中国自己的量子技术产品和能力的提升”。

2021年9月至2022年8月的量子相关进口的交易量：自去年以来，中国的量子进口稳步下降。来源：中欧国际工商学院（CEIC Daata）

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未来美国可能继续加码

展望未来，这些对量子相关技术的出口管制是否会限制中国在该领域的优势是一个开放的问题，但过去对关键技术进行类似限制的例子提供了一个窗口，让我们了解到监测过程中的困难。

2015年，奥巴马政府阻止了美国芯片制造商英特尔向中国实体（如国防科技大学）出售其Xeon芯片。但是，虽然这结束了美国公司对中国军方的直接销售，但它“完全不能阻止对帮助中国军方逃避出口管制的空壳公司的间接销售”，战略与国际研究中心的人工智能治理项目主任Gregory Allen曾这样表示。

尽管有这些限制，上述中国大学不仅建造了新的、先进的超级计算机，这些超级计算机仍然使用英特尔的Xeon芯片[8]。因此，合规性对于美国遏制中国在量子计算领域的崛起的任何努力都至关重要。Todd R. Weiss说：“它们的有效性将基于这些规则中语言的具体内容，当然也取决于美国如何监测中国的合规性。我认为，合规性是一个巨大的必要条件，而且可能很难衡量任何国家的合规性，特别是中国。”

参考链接（上下滑动查看更多）：

[1]https://www.bloomberg.com/news/articles/2022-10-20/us-eyes-expanding-china-tech-ban-to-quantum-computing-and-ai?leadSource=uverify%20wall

[2]https://twitter.com/HefeiChina/status/1267420377556217856

[3]https://www.jn-rencai.com/foreign/innovateBase?xuxian=value13

[4]https://techmonitor.ai/technology/networks/what-chinas-lead-in-edge-computing-means-for-the-world

[5]https://quantumcomputingreport.com/how-much-money-has-china-already-invested-into-quantum-technology/

[6]https://www.ft.com/content/97147102-a02c-48df-b3a0-28c77c4c298f

[7]https://www.reuters.com/technology/china-chip-imports-drop-124-year-on-year-september-govt-data-2022-10-24/#:~:text=In%20the%20first%20nine%20months,in%20China%20to%20stockpile%20supplies.

[8]https://www.top500.org/system/177999/

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