从《国家量子战略》看英国量子技术未来发展新动向
2023 年 3 月 15 日，英国科技、创新与技术部（DSIT）发布《国家量子战略》，描述了未来十年英国意在成为领先的量子经济体的愿景及具体行动计划，并阐述了量子技术对英国繁荣和安全的重要性。该战略不仅是一项以量子为中心的重要的政府战略，也是一项采用量子技术以造福企业和社会的深层战略，涵盖计算、传感/成像和通信，意义在于希望英国成为量子企业、投资者和全球人才的首选之地。通过分析该战略，可以看到英国量子技术未来发展新动向，希望能对我国量子技术的发展提供借鉴和参考。
一
英国量子技术战略规划
全球量子技术市场容量巨大，并且竞争加剧，英国需要做出关键的战略决策，以巩固优势地位。《国家量子战略》的出台，就是英国政府对量子技术领域未来发展的重要承诺。通过分析该战略的发布背景，可以清晰梳理出英国量子技术的战略布局。
经历 2008-2009 年的全球金融危机后，西方国家重新认识到了科技产业对市场的重要性。于是，戴维·卡梅伦首相于 2013 年率先启动了英国国家量子科技计划 (NQTP)，该计划是一个 10 亿英镑的产业界、学术界和政府之间的动态合作项目，代表并引导尖端科学裂变成革命性的新产品和服务。
NQTP 的发布是全球量子领域发展的一个重要转折点，是第一个系统地针对量子技术发展的国家倡议。该计划也帮助推动了欧盟量子旗舰和美国国家量子计划（NQI）的启动。NQTP 计划分为三阶段，从 2014 年开始每五年为一个阶段。
第一阶段（2014-2019）投资 2.7 亿英镑建立通信、传感、成像和计算四大研发中心（计算、通信、成像、传感和计量），开展学术与应用研究。此外，2015 年英国推出《国家量子技术战略》和《英国量子技术路线图》，明确了推动量子技术发展的措施和建议，以及量子计算机、量子传感器和量子通信等量子技术可能的商业化时间和发展路线图。2016 年 12月，英国政府科学办公室发布《量子技术：时代机会》报告，提出建立一个政府、产业、学界之间的量子技术共同体，使英国能在未来的量子技术市场中抢占世界领先地位，实质性地提高英国产业的价值。
卡梅伦的继任者特蕾莎•梅任职期间是 NQTP 的第二阶段 (2019-2024) ，这一阶段，投资 3.15 亿英镑，建设英国国家量子计算中心（NQCC）以及其他 4 个量子中心；英国研究与创新基金会（UKRI）通过“产业战略挑战基金（ISCF)”为量子技术商业化投资 1.53 亿英镑。近 10 年期间，NQTP计划在英国建立了一个充满活力的量子生态系统，政府和量子相关行业的总体支出约为 10 亿英镑。英国拥有领先的学术机构、全球重要的量子科技初创公司、中小企业和工业专业人士的强大组合。此外，2020 年 10 月，英国国防部发布《2020 年科技战略》，提出以“国家量子技术项目”的模式发展新兴技术，量子科技发展是其长期关注的重点。
2022 年 10 月，里希·苏纳克上任，接管英国政府，恰逢英国下一阶段的量子计划需要敲定。为此，2023 年 3 月 15 日，DSIT 推出《2023 国家量子战略》，为 NQTP 提供了两个新的五年扩展计划。计划在 2024 年至 2034年提供 25 亿英镑的公共投资，并计划吸引至少 10 亿英镑的额外私人投资。
该战略是英国未来对量子技术新发展的重要承诺，是早期战略的延续，继续采取长期支持策略，将为未来的量子技术和科学领域的研究提供资金，加快量子技术的开发和商业化进程，继续推动工业界、学术界和政府之间的合作，并通过针对研究生技能、技术专业人员和学徒的培训和人才计划加强不断发展的英国量子部门，为英国提供量子研究需要的人员、创新者和从业者。
预计未来十年，该计划将有助于实现量子技术在英国的巨大潜力，彻底改变英国生活的许多方面，并为英国的经济、社会等带来巨大好处。
二
英国当前的量子优势
英国自 2014 年开始投入量子计算热潮之后，采取了一系列措施并取得了很大的成果，在量子领域的优势主要体现在多方面：
（1）学术研究，得益于 NQTP 计划，英国在量子计算、量子通信、量子传感等各领域均有创世界纪录的成果产出，并在开发用于量子纠错的量子计算软件方面世界领先。英国研究与创新中心 2021 年投资 9300 万英镑建立了国家量子计算中心(NQCC)，旨在联合国内产学研各方力量，快速推动量子计算科学的创新和应用，以促进英国量子计算产业的增长，从而推动就业和创新。此外，英国国防部还资助了一些与 NQTP 相关的国防科学技术实验室项目，用于研究量子的国防应用。
（2）人才，英国重视量子人才培养，投资量子技能培训、资助研究生、设立奖学金，并拥有一批世界一流的量子专家。
（3）产业，英国量子公司数量在世界排名第二，调查显示，英国量子初创企业为 39 家。相比之下德国有 18 家，荷兰和法国各有15 家。在吸引私人投资方面位居世界第二，在欧洲竞争中处于领先地位。
（4）供应链，在光子学、电子学和低温学等领域的供应链中具有产业优势，这些领域对量子技术至关重要。英国在这些领域拥有世界领先的创新集群，例如南威尔士的化合物半导体集群，以及苏格兰历史悠久的光子学集群。
（5）合作，英国量子社区内部的合作程度具有非常特殊而罕见的优势。仅通过创新英国商业化量子挑战赛，政府就资助了 139 个项目，涉及 141 个量子组织，促进了量子领域不同环节（从硬件到软件、组件等）主体间的协作。
（6）测试和评估，2015 年成立的国家物理实验室(NPL)的量子计量研究所(QMI)，拥有世界上最好的国家级测试和评估能力，作为该行业的关键推动者，可加速量子技术的商业化。
（7）关键应用领域，空间、金融、航空航天、国防和生命科学等终端应用领域为量子技术应用提供了强大的英国国内市场。
（8）领域交叉，英国在人工智能、高性能计算、空间、电信、工程生物学等领域也具有较强的研发实力，有助于量子技术与这些领域的融合，进一步提高技术能力和影响力。
三
英国在量子领域未来愿景和具体行动计划
（一）愿景和目标
到 2033 年，英国的目标是成为领先的量子经济体，拥有世界领先的产业，量子技术将成为英国未来数字基础设施和先进制造业基地的组成部分，推动增长，帮助建立一个繁荣和有弹性的经济和社会。
为了实现这一目标，英国承诺从 2024 年起 10 年内投入 25 亿英镑开发量子技术（比过去 10 年增加了一倍多），并为该项目引入额外 10 亿英镑的私人投资。最终目标是：
（1）确保英国是世界领先的量子科学和工程的基地；
（2）支持量子业务发展，使英国成为量子企业首选地和全球供应链不可分割的一部分，以及投资者和全球人才首选之地；
（3）推动量子技术在英国的应用并创造收益；
（4）建立国家和国际监管框架，保护英国国家安全。
英国未来十年的量子愿景如图 1 所示。
图 1 英国未来十年的量子愿景
（二）具体行动计划
为实现上述未来十年的愿景和目标，英国制定了如下具体行动计划，主要有：
1. 加大对量子技术的投资和研发
投资方面，从 2024 年开始的十年内，投资 25 亿英镑（约 31 亿美元）政府资金用于量子技术研发。包括启动量子计算和 PNT（定位、导航和授时）项目；继续发展量子计算、量子通信、量子传感/成像/授时等领域的研究；加速量子网络合作研发；量子技术的公共采购等。
研发方面主要包括：
（1）以应用为中心：在量子技术和科学领域建立一个由研究中心组成的未来网络，由量子技术和相关学科专家联盟以及来自工业界、政府或其他合作伙伴，围绕特定应用领域或主题活动，促进未来量子经济增长和提高国家能力，确保英国长期成为尖端量子科技全球卓越中心。
（2）以行业为主导进行创新：鼓励行业研发，对商业化领域进一步投资。该计划包括探索新的量子技术商业化可行性项目，或协作创新项目，以应对量子技术转化和商业化挑战。
（3）借力加速器项目：将发展特定技术部门和公司，加速推动商业和技术成熟发展，在具有重大市场机会的领域提升主权能力和市场领导地位。通过加速器项目加快量子技术发展和商业化的步伐。
（4）支持基础研究：继续通过现有的工程和物理科学研究理事会（EPSRC）和科学与技术设施理事会（STFC）进行响应模式研究，推动科学发展，使量子技术作为更广泛研究的工具得以利用。
2. 重视量子人才的吸引和培养
通过投资量身定制一揽子计划，确保英国能够继续吸引、培养和留住世界领先的专家；在未来十年内培训 1,000 多名量子及相关领域的博士生；制订一系列措施来激励下一代量子科学家、工程师和技术人员，制定量子产业安置计划和量子技术学徒计划；积极吸引和支持最优秀的国际流动科技人才到英国，与国家量子技术计划合作，继续提供资金、设施支持，鼓励世界顶尖量子人才在英国开展研究和商业活动等。
3. 加强互惠互利的国际合作
英国非常重视实现互惠互利，确保英国发挥主导作用的国际合作。具体包括：与国际合作伙伴就量子机遇、挑战和关键用途进行协作并分享专业知识；通过深化与国际合作伙伴合作，继续参与全球先进的多边伙伴关系，推动量子技术研发；加强对全球量子风险和机遇定义的领导工作，与国际合作伙伴合作制定负责任和安全的量子开发和部署共同原则等。
4. 大力支持量子企业的发展
在未来十年及以后，英国将促进关键行业和专业机构在量子领域进行密切合作，涵盖未来研发计划的详细设计、经济体系中的量子准备以及未来法规和标准的共同设计等；开展商业化和加速器计划；加大基础设施投资，未来十年的创新将需要合适的研究和创新基础设施，在实验室和现实环境中测试、试点和展示量子技术的价值，以加速市场化进程；提供商业化支持，使英国成为创业和发展业务的理想之地；吸引量子企业到英国，海外量子公司在英国生态系统中占有重要地位，英国将建立吸引海外量子公司的项目和投资机会，与商业贸易部合作，积极支持量子企业进入英国。
5. 推动量子技术的采用
通过政府采购，展示量子技术价值。量子技术可在许多领域改善公共服务并增强政府能力，政府可作为新兴技术的早期采用者来支持技术发展，并向其他部门展示量子技术价值；建立政府用户组，确定量子技术可提供的优势，帮助实现公共服务技术开发方法，以及提高政府工作人员技能以实现成功潜在用例的探索。国防部已确定用于国防的关键量子技术应用，包括传感、成像和授时，以及随后在通信和计算方面的机会；将至少四分之一的 NQCC 访问计算平台和相关研究项目用于探索社会效益的关键应用；与政府相关领导合作，商定行业或技术特定行动计划，实现技术融合等。
6. 引领量子监管并保护该行业发展
随着量子行业的发展，英国也非常重视为未来的监管挑战做好准备，确保监管框架推动负责任的创新，并保护和发展经济以及英国的量子能力。具体包括：通过各种组织、论坛发挥积极作用，确保未来英国对量子技术的监管支持整个英国经济的创新、业务增长和量子技术负责任的使用；减轻与量子相关的风险，量子计算将威胁到现有公钥密码学安全，对未来国家网络安全构成风险，国家网络安全中心(NCSC)与国际合作伙伴合作，确保英国向量子安全密码学过渡的计划和指南保持一致；通过相关全球机构开展工作，确保全球量子技术标准促进英国繁荣和安全利益，包括加速量子技术的商业化和支持英国该行业发展等。
四
几点认识
（一）大手笔投资意在保持和加强英国的量子优势地位
在全球范围内，量子优势正在蓬勃发展，该战略认为虽然英国在量子技术方面处于世界领先地位，但其他国家正在加快努力，这使得保持和加强英国在这场全球竞赛中的地位至关重要。
未来英国政府计划在多个领域进行投资，包括支持建立研究中心、加速器计划、挑战主导的创新资金、培训和人才计划、合作研发计划和基础设施投资等。
除了专注于软件和用例探索外，还将努力发展充满活力的生态系统，探索拥有世界领先优势的一系列技术平台和供应链部分，以最大限度地发挥量子在改善生活、提高国家安全和弹性、促进经济增长等方面的潜力。
并且，该战略也意味着英国已做好准备与其他国家进行合作，无论是专业知识、组件、产品和服务，还是制定标准和构建监管框架，英国都希望继续与其他国家合作，并在其中发挥主导作用。
同时承诺在未来十年资助量子前沿研究，支持量子部门，抓住量子技术发展机遇，奠定英国在未来量子技术市场中领先地位，推动英国产业链升级。
（二）该战略表明了英国准备和采用量子技术的雄心，意在重塑其量子产业
经过近十年的发展，英国已成为量子技术全球领先者，在研究人才、跨不同量子技术知识积累、以及在整个量子和相关供应链中都具有明显优势，此外，英国还拥有全球重要的量子科技初创公司、成熟的供应商以及相对成熟的行业发展等。率先开发量子技术并在整个经济中广泛使用量子技术的将在生产率、经济增长、可持续性以及国家安全和弹性方面拥有巨大优势，特别是量子计算机可以破坏用于保护互联网的加密技术。这意味着量子是政府的优先技术，还将通过量子催化剂基金建立更强大的机制和催化剂资金，以加速政府采购，使政府能够充当量子技术的早期客户等。
到目前为止，大约 25%到 33%的企业已经采取措施为量子计算做准备，希望到 2033 年，这一比例将上升到相关行业的 75%。到 2033 年，英国计划在全球范围内投资量子技术公司，并获得全球量子技术 15％的市场份额，成为建立全球量子标准的领导者。
此外，为了在全球范围内推广英国的量子能力，政府还将调整其所有部门，包括英国政府通讯总部（GCHQ）、国家网络安全中心（NCSC）、军情五处新成立的国家保护安全局（NPSA）等机构，向企业提供建议和支持，帮助企业实施数字保护和物理安全措施。
总的来说，从基础研究、产业转化、人才培养、组织管理等多方面统筹谋划任务部署，多部门分工合作，协力推进。我国量子产业正处于快速发展期，市场对量子技术有较大需求，当前由于量子信息技术还未能发挥实际应用价值，但随着技术的进步，我国将会有更多的初创团队进入应用开发领域，英国的量子产业布局思路对我国具有一定借鉴意义。
（三）优化量子技术研发人才梯队，加大人才引进和培养力度
英国认为，缺乏技术人才是英国乃至全世界量子技术发展的瓶颈问题，同时英国欠缺兼具技术能力与商业转化能力的人才。巨大的人才缺口可能会阻碍量子领域的发展，量子人才争夺将是量子计算的下一个重大挑战，为此，该战略也强调了优化量子技术研发人才梯队，加大量子技术人才引进和培养力度。
一方面启动了量子领域新的博士培训中心和奖学金、量子技能工作组，制订了一系列措施来激励下一代量子科学家、工程师和技术人员，制定量子产业安置计划和量子技术学徒计划，为英国提供量子领域所需的研究人员、创新人员和从业人员。还通过高校与产业界联合培养博士生，对本科和在职人员、行业用户进行量子技术培训等方法，不断优化量子技术人才梯队，加强量子技术整体人才储备。
另一方面，通过量身定制一揽子计划，确保英国能够继续吸引、培养和留住世界领先的专家，积极吸引和支持最优秀的国际流动科技人才到英国，与国家量子技术计划合作，继续提供资金、设施支持，鼓励世界顶尖量子人才在英国开展研究和商业活动。面对全球量子计算人才稀缺的问题，我国在国家层面已经意识到了人才短缺的紧迫性，强调“要统筹量子科技领域人才、基地、项目，实现全要素一体化配置，加快推进量子科技重大项目实施。”在教育层面采取应对措施，在进行教育计划改革的同时，可借鉴其他国，包括英国的人才引进和补助政策，从全球人才库中吸引优秀的高素质专业人才。
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