世界進(jìn)入2025年，也步入了聯(lián)合國(guó)大會(huì)去年6月宣布的“世界量子科技年”。自馬克斯·普朗克(Max Planck)在124年前提出“量子”概念以來(lái)，量子科技一度只是科幻小說(shuō)中的酷炫概念，但在2024年中，量子技術(shù)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用取得了一系列超乎預(yù)期的發(fā)展。
被譽(yù)為“顛覆性技術(shù)創(chuàng)新”的量子科技不僅關(guān)乎全球經(jīng)濟(jì)、科技和安全格局，更是決定未來(lái)國(guó)際影響力格局的重要因素。中美兩國(guó)在這一領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈，被部分觀察人士稱為新時(shí)代的“量子競(jìng)賽”。VOA近期為大家梳理了中美“量子競(jìng)賽”的態(tài)勢(shì)。
中美對(duì)量子科技的重視
2025年1月2日，美國(guó)財(cái)政部的一項(xiàng)有關(guān)量子科技的新規(guī)則將要生效，即禁止美國(guó)個(gè)人和公司在中國(guó)投資開(kāi)發(fā)一系列包括量子技術(shù)在內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)。這是財(cái)政部在2024年10月28日最終敲定的。
美國(guó)在2018年通過(guò)了《國(guó)家量子倡議法案》，加速美國(guó)量子技術(shù)發(fā)展。2024年12月，美國(guó)參議院修訂并發(fā)布了《國(guó)家量子倡議重新授權(quán)法案》，加大對(duì)美國(guó)量子技術(shù)發(fā)展的支持力度。2023年5月，美國(guó)拜登政府發(fā)布了“針對(duì)重要技術(shù)和新興技術(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略”，將量子技術(shù)定位為戰(zhàn)略領(lǐng)域。
量子技術(shù)同樣得到中國(guó)政府的重視。中國(guó)政府通過(guò)“十四五規(guī)劃”等政策文件，將量子技術(shù)列為國(guó)家優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域之一。早在2020年10月，中共中央政治局就曾以“量子科技研究和應(yīng)用前景”為主題舉行了一次集體學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)要“要充分認(rèn)識(shí)推動(dòng)量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性，加強(qiáng)量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，把握大趨勢(shì)，下好先手棋。”
中國(guó)政府在2021年把量子技術(shù)列入其“十四五”規(guī)劃中的7大“科技前沿領(lǐng)域攻關(guān)”領(lǐng)域。
根據(jù)麥肯錫公司2022年的一份報(bào)告，中國(guó)對(duì)量子技術(shù)的公共資金投入遙遙領(lǐng)先全球，高達(dá)153億美元--這是美國(guó)政府投資的8倍(19億)，是歐盟各成員國(guó)投資總額的兩倍(72億美元)。
12月7日，中電信量子集團(tuán)發(fā)布了超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“天衍504”，搭載中國(guó)科大國(guó)盾量子生產(chǎn)的擁有504個(gè)量子比特的“驍鴻”芯片，成為中國(guó)單臺(tái)比特?cái)?shù)最多的量子計(jì)算機(jī)。它將被接入“天衍”量子計(jì)算云平臺(tái)并對(duì)外服務(wù)，“將實(shí)現(xiàn)算力規(guī)模和算力類型雙重升級(jí)。”新華社報(bào)道說(shuō)。
“美國(guó)和中國(guó)都將量子技術(shù)提升為全球技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)競(jìng)技場(chǎng)，類似于對(duì)核能和人工智能的爭(zhēng)奪。”德國(guó)智庫(kù)墨卡托中國(guó)研究所在一份報(bào)告中寫道，“率先開(kāi)發(fā)出量子計(jì)算技術(shù)的一方將在密碼學(xué)、通信、傳感、信息處理等軍事領(lǐng)域擁有顯著優(yōu)勢(shì)。”
量子技術(shù)主要集中于三大領(lǐng)域
- 量子計(jì)算：利用量子比特進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，比如可以用于模擬分子行為以加速新藥開(kāi)發(fā)以及解決人工智能中的復(fù)雜問(wèn)題。
- 量子通信：通過(guò)量子密鑰分發(fā)（QKD）實(shí)現(xiàn)高度安全的通信，無(wú)懼竊聽(tīng)威脅。
- 量子傳感：極高精度的測(cè)量技術(shù)，用于工業(yè)監(jiān)測(cè)、醫(yī)療成像和軍事偵察等。
量子技術(shù)為何重要？
量子技術(shù)被視為未來(lái)科技競(jìng)爭(zhēng)的核心，實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”的國(guó)家將在計(jì)算能力、信息安全、態(tài)勢(shì)感知與軍事國(guó)防等方面取得壓倒性優(yōu)勢(shì)。
巨大經(jīng)濟(jì)潛力：量子技術(shù)有望解決許多當(dāng)前無(wú)法解決的復(fù)雜問(wèn)題，例如高精度工業(yè)監(jiān)測(cè)、物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、藥物研發(fā)加速等。據(jù)麥肯錫預(yù)測(cè)，到2035年，量子技術(shù)在工業(yè)、醫(yī)藥、金融、生化等領(lǐng)域的市場(chǎng)價(jià)值將超過(guò)7000億美元。
國(guó)家安全需求：量子通信的不可竊聽(tīng)特性為政府、軍事和金融機(jī)構(gòu)提供了前所未有的通信保障。同時(shí)，量子計(jì)算機(jī)可能在未來(lái)破解現(xiàn)有加密算法，迫使全球開(kāi)發(fā)抗量子加密技術(shù)，以應(yīng)對(duì)可能的“Q-Day”——即量子計(jì)算破解傳統(tǒng)加密的時(shí)刻。
軍事領(lǐng)域顛覆性影響：量子雷達(dá)能夠探測(cè)隱形戰(zhàn)機(jī)等目標(biāo)；量子導(dǎo)航無(wú)需衛(wèi)星即可提供精準(zhǔn)定位，增強(qiáng)導(dǎo)航系統(tǒng)可靠性，這在潛艇、水下無(wú)人機(jī)和其他復(fù)雜環(huán)境下尤為關(guān)鍵。
中美量子技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)狀
包括華盛頓智庫(kù)信息技術(shù)與創(chuàng)新基金會(huì)(ITIF)在內(nèi)的諸多西方智庫(kù)一致表示：
- 在量子通信領(lǐng)域，中國(guó)領(lǐng)先全球；
- 在量子計(jì)算方面，中國(guó)落后于美國(guó)；
- 在量子傳感方面，中美旗鼓相當(dāng)。
在市場(chǎng)化的量子技術(shù)上，中國(guó)表現(xiàn)出色；但在高影響力的量子技術(shù)方面，美國(guó)仍占據(jù)主導(dǎo)地位。
ITIF這份報(bào)告援引一位專家的話稱，中美在量子技術(shù)領(lǐng)域各自優(yōu)勢(shì)的差異反映了兩國(guó)以截然不同的國(guó)家策略來(lái)應(yīng)對(duì)量子技術(shù)領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。美國(guó)專注于量子計(jì)算的長(zhǎng)期潛力，盡管這類技術(shù)尚不成熟，但應(yīng)用前景廣闊，可覆蓋多個(gè)行業(yè)。而中國(guó)側(cè)重于量子通信的即時(shí)性和安全性應(yīng)用，這是一種更加成熟但市場(chǎng)范圍較為狹窄的技術(shù)。
《南華早報(bào)》在2017年就報(bào)道稱，中國(guó)已在安徽省會(huì)合肥開(kāi)始建造“世界最大量子實(shí)驗(yàn)室”。當(dāng)時(shí)有西方媒體將之比做誕生世界上第一顆原子彈和氫彈的美國(guó)洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。
安徽省在2017年啟動(dòng)了首期規(guī)模100億元的量子科學(xué)發(fā)展基金。2017年7月11日，中國(guó)的量子創(chuàng)新院在這里正式揭牌，被稱為中國(guó)“量子之父”的潘建偉擔(dān)任院長(zhǎng)。他牽頭研發(fā)“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星和量子保密通信“京滬干線”。
被稱為中國(guó)第一個(gè)量子計(jì)算獨(dú)角獸企業(yè)的本源量子也在這里。2024年1月，該公司研制的中國(guó)第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟空”上線運(yùn)行，該機(jī)搭載的“悟空芯”共有198個(gè)量子比特。
“造出中國(guó)人自己的量子計(jì)算機(jī)，”《人民日?qǐng)?bào)》海外版對(duì)此進(jìn)行大篇幅報(bào)道。本源量子的聯(lián)合創(chuàng)始人和首席科學(xué)家郭國(guó)平對(duì)該報(bào)稱：“絕不能在關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域受制于人，一定要有中國(guó)自主可控的量子計(jì)算機(jī)。”
而世界各國(guó)軍方也正對(duì)量子技術(shù)表現(xiàn)出濃厚興趣。“這也是中國(guó)嚴(yán)格保護(hù)其量子產(chǎn)業(yè)的原因之一。”《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》寫道。
關(guān)于其組件供應(yīng)鏈的運(yùn)作方式知之甚少，中國(guó)政府還對(duì)某些相關(guān)技術(shù)的出口施加了限制。同樣，美國(guó)也對(duì)其量子技術(shù)采取了保護(hù)措施。今年10月，美國(guó)財(cái)政部對(duì)中國(guó)量子產(chǎn)業(yè)的美國(guó)投資實(shí)施了嚴(yán)格限制。
在量子傳感方面：中美勢(shì)均力敵
量子傳感主要研究微弱信號(hào)的精確檢測(cè)，例如磁場(chǎng)和引力變化。這一領(lǐng)域的潛在應(yīng)用廣泛，包括工業(yè)監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)成像、地質(zhì)勘探、量子雷達(dá)和導(dǎo)航定位等。多家西方智庫(kù)得出的結(jié)論是，中美在量子傳感方面技術(shù)實(shí)力接近，競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)呈現(xiàn)膠著狀態(tài)。“這一領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位對(duì)短期應(yīng)用至關(guān)重要。”ITIF指出。量子傳感技術(shù)中的其中一些技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了高度成熟的水平，正在逐步進(jìn)入各種工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，提供了傳統(tǒng)傳感器無(wú)法匹敵的更高靈敏度和新能力。
在醫(yī)療保健方面，這些技術(shù)正在實(shí)現(xiàn)更精確的心臟監(jiān)測(cè)和先進(jìn)的腦機(jī)接口。麻省理工學(xué)院（MIT）和哈佛大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)利用量子傳感技術(shù)改進(jìn)了MRI成像精度，可用于早期癌癥檢測(cè)。
在軍事應(yīng)用方面，中國(guó)軍事研究機(jī)構(gòu)聲稱已開(kāi)發(fā)出可以探測(cè)海底潛艇和其他隱藏威脅的量子傳感器。中國(guó)官方也稱其量子雷達(dá)技術(shù)顯著提高探測(cè)隱形飛機(jī)的能力。美國(guó)軍方也正在開(kāi)發(fā)高精度的量子重力傳感器，用于探測(cè)核潛艇和隧道等地下結(jié)構(gòu)。美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室正在探索量子羅盤技術(shù)，以便在沒(méi)有GPS信號(hào)的情況下，提供高度精確的導(dǎo)航能力。中國(guó)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)也正在利用量子傳感技術(shù)以提高定位和導(dǎo)航精度。
此外，中國(guó)地震局已開(kāi)始試驗(yàn)基于量子傳感的地震監(jiān)測(cè)設(shè)備。美國(guó)正開(kāi)發(fā)用于油氣勘探的量子傳感器，更高效地探測(cè)地下資源，降低開(kāi)采成本，等等。
中美創(chuàng)新模式對(duì)比
在發(fā)展量子技術(shù)方面，中國(guó)的國(guó)家主導(dǎo)模式和美國(guó)的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)模式迥然不同。
美國(guó)依靠大型科技公司、風(fēng)險(xiǎn)投資、初創(chuàng)公司和大學(xué)研究驅(qū)動(dòng)，私營(yíng)企業(yè)在研發(fā)中占主導(dǎo)地位，政府支持則相對(duì)有限。美國(guó)量子技術(shù)初創(chuàng)公司獲得的私募資金總額為中國(guó)的10倍以上。這種模式鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)和多樣化發(fā)展，但也存在資金分散和協(xié)調(diào)不足的問(wèn)題。
中國(guó)更多依賴國(guó)家主導(dǎo)。大部分研究由國(guó)有大學(xué)和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，企業(yè)與政策制定者之間的聯(lián)系緊密。國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)資助了近半數(shù)的量子領(lǐng)域論文，量子初創(chuàng)公司如本源量子也受到政府的直接或間接支持。這種自上而下的模式在資源整合和供應(yīng)鏈構(gòu)建上具有優(yōu)勢(shì)，但也可能因?yàn)槿狈Ω?jìng)爭(zhēng)而限制創(chuàng)新。
