光明日报：第二次量子革命序幕拉开

该图是量子纠缠的示意图。信息图片

量子科学是20世纪最重要的科学发现之一。进入21世纪，随着第二次量子革命的到来，量子技术研究已经成为世界科技研究的热点。国际社会加大了研发力度和投资，以抢占技术制高点。

英国:将量子技术提升到重要战略地位

英国是量子技术研究的世界领导者。英国*已经将量子技术提升到一个重要的战略位置，这将影响未来的国家创新和国际竞争力。

早在“2013年秋季声明”中，英国*就宣布将投资2.7亿英镑建立英国国家量子技术计划和量子技术战略咨询委员会。国家量子技术计划给英国带来了巨大的变化，包括工程和物理科学研究委员会投资建立国家量子技术网络中心；英国国防部投资建造了一个量子导航和重力成像仪的原型。英国创新委员会发起了一系列活动来促进企业探索量子技术可能给英国带来的商业机会。工程和物理科学研究委员会也投资建立了一些博士培训中心，为未来的劳动力提供先进的技能。

英国是世界上量子研究的主要投资者之一。目前的投资是在英国扎根量子技术产业的第一步，为早期创新和产品开发创造环境并提供技能。后续投资将进一步促进这一新兴产业的增长。为了充分实现量子技术带来的好处，英国必须成功地将世界领先的研究转化为适合市场的创新产品。这需要一个国家战略，由量子技术战略咨询委员会代表英国量子集团起草。

该战略的目标是在未来20年内引导新的量子工作和投资，帮助量子产业在英国扎根，带来利润、增长和可持续发展。这一愿景旨在协调*、行业和学术团体的努力，使英国成为量子技术领域的世界领导者，这是一个价值数十亿英镑的新兴市场。我们的愿景不仅是扩大和发展量子技术产业，还要确保其在英国的蓬勃发展，并为整个社会带来长期利益。

为此，英国制定了国家量子技术战略的五项关键任务:第一，建立坚实的能力基础；第二，促进量子技术在英国的应用；第三，培养量子技术领域的高技能人才；第四，创造合适的社会和管理环境；第五，通过国际参与最大化英国的利益。

欧盟:10亿欧元规划量子技术项目

继石墨烯和脑科学项目之后，欧盟正在科学研究方面做出新的努力。今年3月，欧盟委员会发布了《量子宣言(草案)》，计划在2018年启动总计10亿欧元的量子技术项目，希望能推动多项量子技术的发展，包括安全通信网络和通用量子计算机。

欧盟委员会发言人娜塔莉·范·迪斯特说，尽管该项目的实施尚未最终确定，但其规模、时间跨度和目标相当于欧洲目前的两个旗舰项目——石墨烯旗舰项目和人脑项目，资金将来自欧盟和其他欧洲国家。

德国乌尔姆大学和斯图加特大学集成量子科学与技术中心主任托马索·卡拉科表示，欧盟委员会可能会在资助旗舰项目方面发挥“实质性作用”。卡拉科是该计划背后蓝图《量子宣言》的共同作者之一。他说，目前，世界各国都在积极参与量子技术。如果没有这个计划，欧盟可能会成为“第二梯队”。

欧盟委员会认为，这个旗舰项目将刺激欧洲量子技术的发展，这是“第二次量子革命”的一部分。第一次量子革命揭示了量子力学的基本原理，于是激光和晶体管等器件问世了。

该宣言提议投资10亿欧元在量子技术的旗舰项目上，其目标与地平线2020的三大支柱相一致。在科学卓越方面，加强欧洲在量子研究方面的科学领导和卓越；就工业领导地位而言，应建立一个高度竞争的量子工业，以确保欧洲在未来全球工业蓝图中的领先地位，并将欧洲建设成一个充满活力和吸引力的地区。在社会挑战方面，充分利用量子技术的发展，更好地解决健康、能源、环境和安全领域的重大挑战。

美国:将量子技术视为增强国家安全的突破性技术

美国国防部高级研究计划局(DARPA)一直站在美国国防科学研究的前沿。2015年3月，美国国防高级研究计划局发布了“突破技术以加强国家安全”的报告，并确定了九个核心技术领域，其中量子科学是其中之一。国防高级研究计划局将这些核心技术视为其研究和发展的优先事项，并努力在美国军事能力方面不断取得新的飞跃。

美国国防高级研究计划局在报告中指出，美国国防高级研究计划局目前正在建设新的能力，以“掌握和利用量子物理学”。随着对集体量子行为的深入理解以及光和材料系统精密工程的新进展，新材料和设备可以得到深度控制。美国国防高级研究计划局正在迅速推进量子技术，包括纳米/量子光电机械结构工程，并通过光学冷却技术实现冷原子的精确控制。这些技术给生物化学检测、通信和信息处理、计量学和电磁频谱的深度控制带来了新的力量。

2015年4月，麻省理工学院发布了一份研究报告，提出了联邦*需要加强投资的15个关键领域，其中之一就是量子信息技术。其基础研究重点包括:开发信息交换方法、结合多个量子位的测量和控制技术，以及为实际应用设计量子系统架构。报告指出，这些技术对美国的国家安全、社会经济发展和人类福祉至关重要。

今年7月，美国国家科学技术委员会发布了“推进量子信息科学:国家的挑战和机遇”的报告。委员会认为，量子计算可以有效地促进化学、材料科学和粒子物理学的发展，并可能最终在未来颠覆许多科学领域。美国*立即在官方网站上发布了一份文件，敦促学术界、产业界和相关*部门尽快就量子信息科学问题进行沟通，以确保量子信息研发的关键要求得到满足。目前，美国科技公司谷歌和IBM已经在量子计算机领域进行了投资。

日本:积极推动光和量子技术的研发和应用

光量子技术(光科学技术和量子束技术)是支持工业技术和社会基础设施技术等许多领域技术创新的重要基础技术，可以说是科学技术的“基础设施”。日本在“量子束技术”和“光学科学技术”领域处于世界领先地位。早在2011年12月，日本就在学术评审会议的高级研究基金会委员会下成立了“光和量子束研究与发展运行委员会”。本组织根据光和量子技术的研究和发展现状以及国内外情况，就当前的议题以及未来将推广的战略政策和指导方针进行讨论。日本还将其应用于新材料开发、品种改良、新药研发等领域，促进了高度发达的工业领域，增强了日本的国际竞争力。

在光学科学和技术领域，日本拥有成熟的激光技术，如半导体电子和光纤。最先进的激光技术具有高精度、高能量密度和高能量转换效率的特点。它是广泛应用于各种尖端科技领域的领先基础技术。日本有许多光科学的高级研究基地，如光科学中心、电气与通信大学的新一代激光研究中心和物理化学研究所。此外，日本在信息和通信、太阳能电池和产品评估技术领域也具有很高的国际竞争力。

量子束技术作为一项基础技术，已经广泛应用于从基础科学到工业应用的许多领域。例如，日本有光子工厂等辐射设施和各种量子束设施。量子束的研发已经进入了一个新的时代。特别是，X射线*电子激光设备SACRA是一种源自量子束技术的相干光源技术。在未来，如果它能与光学科学技术相结合，它将成为一项快速发展的重要技术。

中国:处于国际领先地位的量子通信

在量子技术研究和发展方面，中国在世界上名列前茅，有着良好的科研积累。2016年3月，《十三五规划纲要》发布，量子通信和天地一体化信息网络成为十大重点推广项目。预计这两大专项资金的支持将达到近1000亿元，将极大地推动军用和民用量子通信的大规模建设和应用。量子通信的安全性和高效性，以及国家在量子通信领域的逐步进步，也使得市场对量子通信的前景充满了期待。

2016年8月16日，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射了世界上第一颗量子科学实验卫星——墨子。这将使中国在世界上首次实现卫星与地面之间的量子通信，并建立一个全球范围的集成量子保密通信和科学实验系统。量子卫星的成功发射和在轨运行将有助于中国在量子通信技术实际应用的整体水平上保持和扩大国际领先地位，实现国家信息安全和信息技术水平的跨越式提高，并有望推动中国科学家在量子科学前沿领域取得重大突破，这对促进中国空间科学卫星系列的可持续发展具有重要意义。第一颗量子卫星发射后，中国将发射更多的卫星，到2020年实现亚欧之间的洲际量子密钥分配，届时连接亚欧的洲际量子通信网络也将建成。到2030年，中国将建成全球广域量子通信网络。

此外，中国在量子检测技术、量子点显示技术、量子存储技术、量子计算技术等领域有着广阔的发展和应用前景。

(张，作者:中国科学技术情报研究所)