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风声 | “小国”崛起，“量子技术生态圈”成功背后的秘密......
光子盒研究院
作为光子盒新开设的栏目，“风声”伴随着时代的脉搏，洞察政策的微妙变化，致力于为读者揭开政策背后的深层故事。在这里，每一条政策不仅是冰冷的文字，而是活生生的历史、文化和社会的缩影，承载着改变时代的力量。
在光子盒的“风声”里，每一条政策都有它的故事，每一个分析都充满智慧。让我们一起在“风声”中，读懂时代，把握未来。
近年来，量子技术领域经历了巨大增长和创新，全球各国纷纷投入重金研发这项革命性技术。斯堪的纳维亚半岛，包括挪威、瑞典、丹麦、芬兰和冰岛，在全球量子研究和开发中占据了重要位置。
特别是瑞典和芬兰，它们强调了制定官方量子技术战略的重要性。
得益于政府支持、学术界的活跃参与以及私营部门的创新举措，这一地区已稳固其作为量子技术发展推动力的地位。
斯堪的纳维亚半岛拥有领先的研究机构，在量子计算探索领域处于前沿，这些机构是开创性研究和国际合作的孵化器。
地区内国家政府的大力支持和资金投入，认识到了量子技术的变革潜力，为研究和基础设施建设提供了丰厚资源，使北欧有望在全球量子计算领域占据更大份额。
迄今，全球已有17个国家宣布了国家级量子技术研发计划，投资总额超过300亿美元。
2023年，丹麦公布了其量子战略的第二阶段，聚焦于量子技术的商业化、安全性以及国际合作。除了这些官方框架，丹麦还展示了一个经过验证的三位一体模式——学术界、政府与企业/行业之间的紧密协作，及其将技术转化为实际商业案例的能力。
丹麦政府承诺在2024至2027年期间投资1.61亿欧元以强化国内的量子生态系统。尽管与英国的投资相比似乎不那么显眼，特别是在最近广告中见到的一些大幅增资背景下，但对于一个小国来说，这样三年期的项目投资仍然是相当可观的。
2022年，哥本哈根的尼尔斯·玻尔研究所成为北约量子技术中心的所在地，提供加速器站点和孵化器，以及用于开发量子传感器、加密设备和计算机组件的测试中心。
这表明了丹麦在量子技术领域的深度参与和承诺。
此外，政府计划到2034年投入10亿丹麦克朗支持国家量子技术战略的初期阶段，进一步巩固其在量子研究领域的地位。
诺和诺德基金会的2亿美元赠款将用于哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所，建设一台全尺寸通用量子计算机，预计在2034年前完成，这是一项跨国合作项目，旨在推动医学和气候变化研究的重大突破。
哥本哈根大学的量子光学中心继续在量子通信领域进行开创性研究，为安全通信提供了重要支持。
尼尔斯·玻尔研究所及丹麦技术大学的量子技术中心在量子计算应用研究方面也取得了显著进展，显示了丹麦在全球量子技术研究和开发中的领导地位。
2023年3月，五家机构联合发布了《瑞典量子议程》报告，呼吁国家制定量子技术战略。报告指出，瑞典的国防与国家安全领域能够通过采用量子计算、量子模拟、量子通信和量子传感等领域的颠覆性技术，创新并改进应用程序，从而获得显著价值。
报告链接：https://www.vinnova.se/globalassets/bilder/publikationer/the-swedish-quantum-agenda.pdf?cb=20230328130156
该报告的共同作者之一，创新资助机构Vinnova的总干事达莉亚·伊萨克松（Darja Isaksson），强调了为量子技术研究提供长期财政支持的重要性。参与报告编写的其他机构包括研究与创新机构RISE、专注于生命科学的资助机构Swelife、瑞典最大的政府研究资助机构——瑞典研究委员会，以及WACQT。
伊萨克松指出：“量子技术在能源效率、国防安全和医疗健康等领域展现出巨大的潜力。瑞典在这些研究领域已处于领先地位。为保持瑞典在量子技术领域的长期竞争力，建立一个国家级生态系统，以促进技术的创新与商业化至关重要。”
在网络安全方面，该报告提到，现有的加密算法主要依赖传统计算机解决复杂的解密任务，虽然这些任务在传统计算中难以完成，但配备适当算法的量子计算机能够较为容易地破解加密保护。
报告还指出，量子计算的进步促成了欧洲在快速部署量子加密通信通道方面的多项举措，这些通道通过光纤网络，在国际间及国内安全传输敏感信息。
报告最后建议瑞典应积极参与国际合作，发展与北欧、欧洲乃至全球的雄心勃勃的合作项目。
尤其是北欧国家，包括丹麦、芬兰和瑞典，它们在量子技术研究上有着深厚的传统，共同构成了强大的国际参与力量。
瑞典的查尔姆斯理工大学（CUT）在量子材料领域也是一个重要的研究机构。在CUT的带领下，瑞典希望通过量子技术提升雷达系统的性能。
瓦伦堡量子技术中心（WACQT）作为一项国家研究计划，由查尔姆斯大学协调，旨在推动瑞典在量子技术前沿的研究与工业发展。
斯德哥尔摩大学的凝聚态和量子光学系（KOMKO）则专注于研究光和物质中的量子现象，这些研究在量子信息技术、量子电子学和纳米技术方面具有广泛的潜在应用。
除了在超导、光子学和半导体技术平台上的深厚专业知识，VTT还致力于成为量子计算机制造领域的领头羊，并提供推动量子计算应用实践的服务，目标是提升现有量子计算机的处理性能。
同时，芬兰阿尔托大学在量子纳米电子学领域的研究也颇具实力，尤其是其量子纳米电子学小组处于国际领先水平。
芬兰目前拥有一台5量子比特的计算机，2024年2月20日，IQM量子计算机公司（IQM Quantum Computers）在其20量子比特量子计算机上实现了最新基准测量，展示了卓越的技术能力，并实现了推动大规模量子商业应用的目标。
现在，VTT正计划在2024年升级至50量子比特的规模，这一跨越将展现出解决特定问题的量子超越能力。
然而，VTT的研究经理佩卡·普苏拉（Pekka Pursula）指出，要处理工业级的计算挑战，需要将计算能力提升至100至300量子比特的规模。
普苏拉解释说：“当量子比特数量从50增加到100时，我们不仅仅是看到计算能力的翻倍，而是会经历指数级的增长。这种增长将为公司带来将量子计算应用于工业级问题并实现量子超越的可能性。”
IQM则通过其针对特定应用的定制化协同设计策略，为工业客户提供量子超越的优势。该公司正与VTT合作，在芬兰建造首台商用的54量子比特计算机，同时还参与了以IQM为首的Q-Exa联盟，并致力于在德国创建量子计算机，旨在将其集成进HPC超级计算机中，加速未来科学研究的进程。
IQM成立于2018年，总部位于埃斯波，并在西班牙毕尔巴鄂和德国慕尼黑设有办事处，它源自阿尔托大学的量子计算和设备研究小组，专注于开发基于超导量子比特的可扩展硬件，以支持通用量子计算机的构建。
IQM为研究设施和高性能计算中心提供量子计算机，确保其硬件完全可访问。
Bluefors公司由罗布·布劳伊格尔斯（Rob Blauwgeers）和彼得·沃塞尔曼（Pieter Vorselman）于2008年创立。该公司目前拥有600名员工，收入超1.6亿欧元，并将美国视为 “第二故乡”。
Bluefors是量子计算机冰箱的全球市场领导者，公司迄今为止最大的稀释制冷机是KIDE，用于支持1000量子比特系统（如IBM的量子“Condor”芯片）。该公司还在探索其低温技术的其他应用，如天体物理学敏感传感器的冷却、氢存储和基础材料科学。
除了学术传统之外，芬兰建立这一领先的量子商业容器的基础是什么？
IQM的瓦尔蒂艾宁（Vartiainen）说：“其中一点是，这里的人才相当集中。实际上，这只是一个很小的区域——也许在半径两三公里的范围内，就有很多量子企业。”
然后，他说出了似乎可以概括芬兰人精神的一句话，或许也在一定程度上解释了这个生态系统为何能够在吸引人才和外国投资方面一骑绝尘。
“另一方面，我认为抱怨无济于事，我们只需要做得更好。”
挪威通过其研究委员会对量子技术的投资持续推动了该领域的发展，特别是在资助量子相关项目方面表现出了积极态度。
该委员会的跨学科研究支持策略促进了量子物理学家、计算机科学家和其他领域专家之间的紧密合作，进而推动了量子算法和量子纠错技术的重大进展。
挪威奥斯陆大学在这两个方面的研究成就尤为突出。
此外，挪威的“双子座量子计算中心”（GEMINI CENTER ON QUANTUM COMPUTING）代表了挪威在量子计算领域的跨学科合作典范，该中心汇集了奥斯陆大学、挪威科技大学（NTNU）的研究人员和SINTEF——欧洲最大的独立研究机构之一。
该中心致力于推进挪威量子技术的发展，建立与国际领先专家的联系，并寻求与工业界的合作伙伴合作。
Nordic Quantum Computing Group（NQCG），成立于2000年，是全球最早的私营量子技术创业公司之一。
总部设在奥斯陆的NQCG专注于开发独立于特定平台的量子软件，重点关注超导量子比特和光子量子计算的最新进展。其研发（R&D）部门致力于为金融服务和工业技术领域定制混合量子经典算法及完整的量子应用程序。NQCG的核心追求在于量子信息技术领域实现量子优势，特别是在模拟、优化和人工智能等关键领域。
同时，NQCG也在积极开展芯片设计的研发工作，旨在优化量子算法的执行效率。
芬兰致力于增强其量子计算能力，通过构建一个完整的量子技术生态系统来推进研发。
瑞典则专注于提升量子探测能力，其在量子技术的研发投入、人才培养和技术积累方面居于世界领先地位。瑞典最近提出了利用量子技术增强雷达效能和提高预警能力的计划。
同时，芬兰和瑞典也在量子技术领域进行合作，并与丹麦、挪威等国家共同建立了“北欧量子”和“北欧量子生态圈”组织，旨在共享技术成果，扩大北欧国家在新兴技术领域的影响力。
斯德哥尔摩的独立计算机行业分析师拉斯·桑德斯特伦（Lars Sundström）指出，国防工业部门对监控或参与瑞典和芬兰的量子计算机项目持开放态度，认识到量子科学的积极进展同时伴随着潜在的挑战和威胁。
Sundström强调，网络安全专家正面临着利用量子技术为关键IT网络和基础设施提供更高级别保护的挑战。
北欧地区的重要国防和网络安全参与者，例如萨博（Saab AB），已经与芬兰和瑞典的量子项目建立了联系。
萨博作为瓦伦堡量子技术中心的工业合作伙伴，正在参与多个旨在为国防工业开发新应用的博士项目，特别是关于量子增强噪声雷达的研究。
CUT已决定制造其25量子比特系统的副本，预计在8至12个月内提供给国内IT、国防和工程行业的公司。
查尔默斯大学的实验物理学教授佩尔·戴尔辛（Per Delsing）表示，量子技术在能源、国防和金融领域的关键作用正在快速增长，需要达到50至60个量子比特以上才能执行经典计算机无法完成的任务，如对复杂物流问题的超快速优化。
CUT和WACQT量子计算机项目正在接受1.32亿美元的资助，以支持其在2018至2029年间的发展。这笔资金包括来自瑞典工业界、大学和私人资金与爱丽丝·瓦伦堡基金会（Knut and Alice Wallenberg Foundation）的捐款。
根据Quantum Exponential的首席科学官斯图尔特·伍兹（Stuart Woods）的观点，量子传感技术的应用范围广泛，包括定时、导航、地下测绘和细胞级以下的医学成像，有望实现更少侵入性的诊断方法。
他预测，丹麦将是下一波量子创新的中心，其中量子传感技术将大大超越量子计算，成为主导领域。
量子传感通过利用量子态进行精确测量，增强灵敏度，并通过正确的基础设施应用于新的医学知识发现、为数据中心提供高级时钟系统，以及开发用于探测有价值原材料沉积的定位技术。
在制定未来的发展蓝图时，中国可以借鉴北欧的做法，维持在量子通信领域的优势的同时，快速推进量子计算、量子模拟和量子测量领域的应用研究。
具体措施包括设计明确的发展路线图，加大在量子技术与化学、生物学及计算机科学等其他领域的交叉研究，以促进新型量子技术的开发和探索其在各领域的应用潜力。
通过构建一个量子创新生态系统，中国可以加速量子技术的商业化进程。这涉及到确定技术用例和需求规范、提供必要的基础设施和供应链支持、促进新产品和服务的发展，并加强教育与培训。
整合科研机构和企业的力量，明确量子技术的应用场景，并加强基础设施及供应链的建设和管理，将促进量子技术的快速商业化。
人才是量子技术可持续发展的关键。中国已经在高等教育中加入量子信息科学专业，并可以进一步加强量子物理学的早期教育，包括在中小学阶段的推广和高等教育中跨学科课程的加强。
此外，针对产业人员的特殊培训课程也是提升量子技术认知的有效手段。
斯堪的纳维亚国家如挪威、瑞典、丹麦和芬兰的合作精神及对卓越的追求，展示了他们对量子技术的重视。在政府的坚定支持、前沿研究、私营部门的创新举措和有远见的领导下，这一地区已经成为全球量子计算的力量。
无论是在量子算法的突破、实用量子软件的构建，还是量子增强传感器的开发上，斯堪的纳维亚的集体努力正为量子技术的未来铺平道路，预示着行业的彻底变革和对我们世界认知的重塑。
[1]https://thenextweb.com/news/finland-quantum-computing-hardware-ecosystem
[2]https://www.aphys.kth.se/news/the-swedish-king-learns-about-quantum-technology-progress-1.908498
[3]https://www.hpcwire.com/off-the-wire/iqm-quantum-computers-announces-new-benchmark-result-on-20-qubit-quantum-computer/
[4]https://www.defensenews.com/industry/techwatch/2023/07/07/sweden-finland-eye-quantum-tech-leap-amid-call-for-official-strategy/
[5]https://quantumcomputingreport.com/overviews-and-recommendations-for-the-quantum-ecosystems-in-canada-denmark-and-norway/
[6]https://thequantuminsider.com/2023/09/13/quantum-computing-in-scandinavia/
[7]https://tech.eu/2023/10/31/denmark-at-the-forefront-of-the-quantum-tech-revolution/
[8]https://www.quantumcomputing.no/
[9]https://nqcg.com/