把握量子科技發展大趨勢打好合肥量子信息產業發展主動戰

文/龔 雷（合肥市科學技術局）

近年來，量子科技的發展對傳統技術體系產生了沖擊和顛覆性的影響，引導量子科技向更高水平發展，對于保障國家安全、促進高質量發展具有非常重要的作用。2016 年4月26 日，習近平總書記在安徽調研時，在中國科學技術大學視察了“墨子號”量子科學實驗衛星和量子保密通信京滬干線總控中心，對量子信息技術研發工作給予肯定：“很有前途、非常重要”，并“希望大家再接再厲、更上層樓”。2020 年10 月16日，中共中央政治局就量子科技研究和應用前景進行了集體學習，習近平總書記強調，要充分認識推動量子科技發展的重要性和緊迫性，加強量子科技發展戰略謀劃和系統布局，把握大趨勢，下好先手棋。

一、 國內外量子信息產業發展態勢

當前，量子科技發展日新月異，引領帶動著新一輪科技革命和產業變革。各國政府、科研機構、傳統優勢企業、互聯網科技巨頭等紛紛入局，競相搶占量子科技制高點，積極布局量子信息技術產業。

從國際看，歐美等發達國家大幅增加研發投入，量子科技領域戰略部署全面提速。美國于2018 年啟動“國家量子行動法案”，支持量子信息科學技術的研究、開發、示范和應用，促進量子信息科學與技術安全國際標準的制定，其中，量子信息論、量子物理、量子計算科學、量子網絡、量子傳感和檢測、應用數學和算法開發、材料科學和工程等七個領域受到重點關注。該法案還承諾，將在未來五年，向量子科技研究投入12 億美元。2020 年，美國公布了量子互聯網發展戰略藍圖，提出將成立5 個量子信息技術研究中心，確保美國在全球量子競爭中的領先地位。歐盟于2018 年正式啟動“量子旗艦計劃”，在10 年內投入10 億歐元，重點研究量子通信、量子傳感、量子計算和量子模擬等四個方向，以加強歐洲在量子信息技術研究方面的引領作用，進而建立極具競爭力的歐洲量子信息產業。

從國內看，我國也在不斷強化量子科技的國家戰略。2016 年，“十三五”國家科技創新規劃提出，從更長遠的戰略需求出發，堅持有所為、有所不為，力爭在量子通信與量子計算等重點方向率先突破，重點研發城域、城際、自由空間量子通信技術，研制通用量子計算原型機和實用化量子模擬機；2020 年，科技部印發的《關于科技創新支撐復工復產和經濟平穩運行的若干措施》要求，大力推動關鍵核心技術攻關，加大量子通信等重大科技項目的實施和支持力度；2021 年3 月，國家“十四五”規劃和2035 年遠景目標綱要提出，在量子信息等前沿科技和產業變革領域，組織實施未來產業孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產業。

從創新主體看，傳統軟硬件廠商、互聯網巨頭、科研院所等在產業化方面積極布局。IBM于2019 年成功開發出一款基于超導系統的20位量子計算機，在同年的國際消費電子展上，發布獨立的商用量子計算機Q System One。該量子計算機是專門為科學和商業用途而設計的，也是世界首臺集成通用近似量子計算系統。Google 于2019 年成功研制53 個超導比特量子計算原型機“懸鈴木”，實現了“量子計算優越性”。此外，Intel、Microsoft、Cambridge 等企業和機構也在量子信息領域某些技術方面取得重要突破。國內，百度、阿里、騰迅、華為等科技巨頭聚焦量子人工智能、量子算法、量子體系架構等方面開展研究，推動量子信息技術與核心業務的融合提升。中國科學院、中國科學技術大學、浙江大學、中國電子科技集團等科研機構，在不斷深化基礎研究的同時，持續推動關鍵核心技術應用轉化，在眾多研究方向上與國際同行實現了并跑和領跑。

二、 合肥量子信息產業基礎與優勢

合肥是我國量子科技發展的重要策源地。近年來，合肥市以綜合性國家科學中心建設為契機，緊跟第二次量子科技革命浪潮，以科研成果熟化轉化為核心，以關鍵核心技術研發為突破點，以產業聚集發展模式為路徑，全力打造“量子科技”“量子信息產業”雙高地。

1.原始創新厚積薄發

經過多年發展，合肥市量子信息基礎研究機構已形成“一院三平臺”體系。“一院”即量子信息與量子科技創新研究院，“三平臺”即合肥微尺度物質科學國家研究中心、中科院量子信息重點實驗室、中科院微觀磁共振重點實驗室。2020 年12月，中國科學技術大學潘建偉院士團隊與中國科學院上海微系統所、國家并行計算機工程技術研究中心合作，成功構建了76 個光子的量子計算原型機“九章”，使我國成為全球第二個實現“量子計算優越性”的國家。在具有實用前景的“高斯玻色取樣”任務的快速求解中，“九章”的處理速度比谷歌53 個超導比特量子計算原型機“懸鈴木”快一百億倍，為未來實現規模化量子模擬機奠定了技術基礎。

2.試點工程成效顯著

合肥市量子通信基礎設施建設試點工作一直走在全國前列。2016年8 月，由潘建偉院士任首席科學家的全球首顆量子衛星“墨子號”成功發射，天地一體化量子保密通信與科學實驗體系由此建立。2017 年9 月，由中國科學技術大學作為項目建設主體的“京滬干線”正式開通，這是世界首條量子保密通信干線，全長2000 多公里，連接北京和上海，貫穿濟南、合肥等32 個中繼站點。2018 年1 月，通過“墨子號”與“京滬干線”建立的星地鏈路，在國際上首次成功實現了洲際量子密鑰分發和量子保密通信視頻通話，傳輸距離為中國和奧地利之間7 600公里。此外，在金融領域，“京滬干線”已實現中國工商銀行網上銀行京滬異地數據的量子加密傳輸和災備，交通銀行京滬間遠程企業網銀用戶的量子保密通信實時交易等；在企業業務融合方面，實現了阿里征信數據的異地加密傳輸，以及量子加密流媒體視頻點播等應用示范，這些都將有力地推動基于量子通信安全保障的量子互聯網體系建設。

3.產業布局多點突破

合肥市積極引導推動量子科技成果從“落地生根”到“開花結果”，培育出國盾量子、本源量子、國儀量子等一批具有代表性的創新型企業。國盾量子是我國第一家從事量子信息技術產業化的企業，具有完全自主知識產權，掌握實用化量子保密通信核心技術，擁有國內外量子領域相關專利200 余項，在量子通信相關領域公開的同族專利數量排名全球首位。2020 年7 月，國盾量子在科創板成功上市，成為國內量子通信領域首家A 股上市企業。本源量子是我國目前唯一一家以量子計算機的研制、開發和應用為主營業務的初創型企業，2020 年以77 件專利躋身全球量子計算技術發明專利排行榜第7 位，先后發布了國內首款量子計算機操作系統“本源司南”、國產超導量子計算云平臺、自主研發的超導量子計算機“悟源”等，相關技術指標處于國際先進水平。國儀量子面向先進材料、半導體、量子科學、生命技術、醫藥和臨床研究等領域，以量子精密測量為核心技術，提供以增強型量子傳感器為代表的核心關鍵器件、用于分析測試的科學儀器裝備、核心技術解決方案等產品與服務，多項技術和研究成果突破國際封鎖，填補國內空白。

三、 合肥量子信息產業發展存在的短板

合肥市量子信息產業發展雖具有先發優勢，但在國際科技競爭尤其是中美科技博弈愈演愈烈的形勢下，在國內相關地區不斷加大量子信息產業支持力度的情況下，量子信息產業補鏈、強鏈、延鏈工作中存在的問題日益顯現。

一是產業基礎存在短板。量子信息產業鏈上游——集成電路產業的原材料、工藝、設計、設備、封測等技術與產品鏈自主生產能力不足，依賴進口。尤其是特殊半導體、核心元器件等仍處于“卡脖子”狀態，面臨進口受限的風險。二是規模效應尚未形成。從總體上看，合肥市量子信息產業呈現出“企業少、規模小、發展慢”的特點。量子信息領域相關企業主要集中于高新區，關聯企業僅20 余家，產業鏈上中下游企業無論是數量還是體量，都存在較大的提升空間。三是協同機制有待完善。量子信息產業鏈上中下游主體銜接不緊密，特別是工業界參與底層核心技術研究的力量不足，缺少產業上下游企業、商業資本、行業協會等主體參與的產業創新協同機制。

四、 打好合肥量子信息產業發展主動戰的建議

針對產業發展短板，合肥市應按照“圍繞產業鏈部署創新鏈，圍繞創新鏈布局產業鏈”的總要求，在厚植深耕量子科技基礎研究的前提下，進一步充分發揮重大試點工程的引領帶動作用，全力推進量子信息技術創新，打好量子信息產業發展主動戰。

1.夯實創新能力

在“一院三平臺”體系下，探索建立行之有效的科技成果轉化機制。充分利用國家、省、市自然科學基金，支持量子信息領域探索研究。積極支持在肥科研院所申報國家重點研發計劃“量子調控與量子信息”重點專項、中科院戰略性先導科技專項和國家自然科學基金項目。引導和支持量子信息領域企業申報國家和省市“技術創新中心”等創新平臺。圍繞“卡脖子”技術領域，完善“揭榜掛帥”項目攻關制度，充分發揮各類創新主體的創新潛力。

2.拓展試點應用

引導拓展量子通信、量子計算、量子精密測量的應用試點范圍。在政務領域開展量子通信應用示范，積極推動電子政務外網線路升級為量子安全線路項目，為應用系統提供無感的量子安全傳輸服務，同時鼓勵金融、電力等信息安全要求較高的企業使用量子通信。在科學計算、天氣預報、道路交通等領域開展量子計算應用示范，培育量子信息操作系統用戶群體。在生物醫藥領域開展量子精密測量應用示范，重點開展定量檢測等量子傳感器和科學儀器試點應用。

3.打造產業集群

強化龍頭企業與科研機構對接機制，開展聯合攻關，推動量子信息關鍵技術和產品的研究制備，加快關鍵核心技術突破、科技成果轉化和大規模商用模式探索。建立量子信息產業技術創新聯盟、量子產業協會等組織機構，建立常態化量子信息產業鏈調度推進機制。依托合肥高新區打造國內主要的量子信息技術成果聚集示范區、國際領先的量子技術研發和產業化基地，推動量子產業集聚發展，建設國內一流、世界領先的量子信息產業高地。

4.推進開放合作

完善量子信息產業發展規劃，增強上中下游企業招商引資力度。鼓勵支持國內外知名科技企業，以技術合作、投資入股等多種形式，參與量子信息領域關聯企業的交流與合作。同時，進一步拓寬合作渠道，圍繞量子信息技術若干重點領域，如量子加密通信等，推進軍民融合發展，促進軍民科技成果雙向轉化應用。

5.優化人才支撐

以“一院三平臺”為牽引，做好量子信息產業人才培養和引進工作，支持與相關高校院所聯合開展人才培養。實施“國內外頂尖人才引領計劃”，落實省“科學中心人才10條”政策，對入選國家重點人才項目的專家給予配套資助。全力做好“筑巢引鳳”工作，廣泛招引國內外精英人才，解決好高層次人才編制、異地落戶、社會保障等方面問題，形成具有國際競爭力的薪酬體系。

6.完善支持政策

積極爭取國家和省支持合肥市量子信息產業發展。根據合肥市量子信息產業發展規劃和目標，借鑒“新能源汽車”和“中國聲谷”支持政策，參考國內其他地區量子信息產業專項政策，結合量子信息產業自身特點，量身定制創新創業、科技金融、人才培育等專項扶持政策。

7.優化配套服務

搭建量子元器件研發等中試平臺，支持建設量子創新創業孵化基地、量子信息產業知識產權和成果轉化公共服務平臺，拓寬量子信息技術知識產權和科技成果轉化信息發布渠道。引導支持量子信息產業關聯企業參加有關產業論壇和行業峰會，提高企業和產品的知名度。積極報道量子科技重大科研進展，廣泛宣傳量子信息產業關聯企業，樹立品牌形象，為量子科技創新和產業發展營造良好輿論氛圍。