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雖然長(zhǎng)距離量子比特傳輸只能通過光子實(shí)現(xiàn)，但是，仍然存在各種平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)量子存儲(chǔ)器，在中繼器節(jié)點(diǎn)上儲(chǔ)存和處理存儲(chǔ)信息。目前，歐洲或成員國(guó)正在投資的主要內(nèi)容有被困離子，光學(xué)諧振腔中的原子，鉆石色心和量子點(diǎn)等。世界領(lǐng)先的中小企業(yè)，如瑞士公司 ID Quantique，大公司，比如如東芝，等在歐洲量子科技領(lǐng)域也異常活躍，而且國(guó)有通信公司，如英國(guó)電信，也在加大參與力度，與此同時(shí)，多虧歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）的努力，該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化也在穩(wěn)步推進(jìn)中。
發(fā)起雄心勃勃的歐洲計(jì)劃
為長(zhǎng)期的繁榮和安全創(chuàng)造出有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)
為了讓歐洲從第二次量子革命中收獲到巨大的利益，并確保它的獨(dú)立與繁榮，我們需要協(xié)調(diào)歐洲各國(guó)的努力并將其規(guī)?；Ｒ粓?chǎng)世界范圍的技術(shù)和才智競(jìng)賽已經(jīng)開啟，因?yàn)樗娴膽?zhàn)略和經(jīng)濟(jì)利益都極高。世界其他地區(qū)正在加速趕上，因此，歐洲不能讓自己落后，不能讓人才和知識(shí)流失。很重要的是我們應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在歐洲上尚不存在能與美國(guó)和其他國(guó)家相比的連貫的、大規(guī)模的全歐范圍的量子技術(shù)項(xiàng)目。歐洲量子技術(shù)的研發(fā)面臨著碎片化和被仿制的風(fēng)險(xiǎn)。歐盟成員國(guó)和委員會(huì)過去二十年的持續(xù)投資使得歐洲處于一個(gè)強(qiáng)有力的位置，能夠利用這些正在涌現(xiàn)的機(jī)遇。在發(fā)展技術(shù)方面的定向投資將充分利用在基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的過往投資，從而獲得潛在的巨大優(yōu)勢(shì)。除了那些主要應(yīng)用之外，那些能為其他部門帶來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響的派生性技術(shù)常常也會(huì)從那些改變游戲規(guī)則的新技術(shù)中產(chǎn)生。
為了解鎖量子技術(shù)的全部潛力，為了加速技術(shù)的發(fā)展并把商業(yè)產(chǎn)品帶給公共和民營(yíng)市場(chǎng)，我們需要一個(gè)雄心勃勃、長(zhǎng)期的、旗艦級(jí)的計(jì)劃，把全歐洲教育、科學(xué)、工程和創(chuàng)新聯(lián)合起來。一個(gè)包容廣闊的歐洲計(jì)劃將見證杰出的研究團(tuán)隊(duì)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)主體在一幅雄心勃勃的線路圖上向著共同的目標(biāo)彼此協(xié)作，并平衡長(zhǎng)期的量子技術(shù)研究和對(duì)短期項(xiàng)目的投資。必須讓公司們獲得對(duì)創(chuàng)新的公共支持，從而能啟動(dòng)這些技術(shù)的供應(yīng)鏈，并將實(shí)驗(yàn)室演示轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品。歐洲計(jì)劃的各個(gè)要素展現(xiàn)在下面的圖表中。
歐洲量子技術(shù)計(jì)劃中的要素
量子技術(shù)計(jì)劃的構(gòu)架建立在教育和科學(xué)的強(qiáng)大基礎(chǔ)上。它采用致力于重點(diǎn)目標(biāo)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)型項(xiàng)目來把這一基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化為能強(qiáng)烈吸引企業(yè)興趣的創(chuàng)新。
這一計(jì)劃是一個(gè)廣泛的、非中心化的、包含各重點(diǎn)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的集簇和協(xié)作的項(xiàng)目，具有相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)和靈活性。這個(gè)廣泛的項(xiàng)目可以利用來自全歐洲的多個(gè)學(xué)術(shù)和工業(yè)合作伙伴的種種不同的能力和思想，它同時(shí)也能提供資源來為那些公認(rèn)為最有潛力的概念提供加速。
這一項(xiàng)目中的工程部分，需要能理解對(duì)新技術(shù)的設(shè)計(jì)、建設(shè)和使用。大體來說，它是從概念、理論和一次性實(shí)驗(yàn)向可應(yīng)用的產(chǎn)品裝置的轉(zhuǎn)變。
這一結(jié)構(gòu)中的每個(gè)要素都將處理歐洲未來的知識(shí)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)重要方面，而這將為歐洲帶來繁榮、清潔能源、更好的健康和安全。為了讓效果最大化，關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)中的任何一部分都不能被疏漏掉。據(jù)估計(jì)，這一項(xiàng)目未來十年所需要的資助總額大約是十億歐元，以發(fā)展技術(shù)并投入應(yīng)用。
1. 教育
為新一代的量子技術(shù)技術(shù)人員、工程師、科學(xué)家和應(yīng)用研發(fā)者提供教育項(xiàng)目。
發(fā)起社會(huì)運(yùn)動(dòng)以讓歐洲人了解量子技術(shù)，并廣泛參與公共活動(dòng)以找出那些可能會(huì)對(duì)社會(huì)造成影響的問題。
2. 科學(xué)
從基礎(chǔ)科學(xué)到原理證明性實(shí)驗(yàn)，投資全歐洲超棒的科學(xué)項(xiàng)目。為了吸引新的研究人員來到歐洲、進(jìn)入這些研究領(lǐng)域，持續(xù)的投資是有必要的。
主要標(biāo)準(zhǔn)是支持歐洲在量子科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域追求卓越的研究呼吁。
通過新的國(guó)際籌資機(jī)制，支持國(guó)際合作、大學(xué)與政府實(shí)驗(yàn)室的合作。
3. 工程
建立重點(diǎn)項(xiàng)目維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，科學(xué)家、工程師、公司在共享的任務(wù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)路線上，對(duì)工具和軟件進(jìn)行開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化。
支持工程中心，從而讓主要合作者的開放聯(lián)盟能與歐洲和世界的其他合作者通過開放性聯(lián)系共同工作。
在實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化之前就認(rèn)識(shí)到并支持對(duì)工程方法的需求。在這一高科技的領(lǐng)域，對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)步而言，廣泛的工程活動(dòng)也是需要的。
4. 創(chuàng)新
建立一個(gè)歐洲范圍內(nèi)的量子創(chuàng)新基金，為各類將量子技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的公司提供資金支持。這些資金必須最大化地利用公司技能和專業(yè)知識(shí)培養(yǎng)；它們被應(yīng)用的項(xiàng)目包括：公司領(lǐng)導(dǎo)的項(xiàng)目、公司內(nèi)部執(zhí)行的項(xiàng)目、與研究科技組織（RTOs）和學(xué)術(shù)界合作的項(xiàng)目。這些項(xiàng)目需要兼顧量子技術(shù)未來供應(yīng)鏈中所有的方面。
推動(dòng)市場(chǎng)發(fā)現(xiàn)活動(dòng)，尋求公共和私人應(yīng)用中最符合實(shí)際、最有益的量子技術(shù)應(yīng)用和類別。
建立孵化器，對(duì)小型、高潛力的量子科技公司提供技術(shù)轉(zhuǎn)移支持。為這些公司提供設(shè)備、技能、公募和私募資金以及幫其聯(lián)系允許他們成長(zhǎng)的大型組織。
全歐洲項(xiàng)目相關(guān)活動(dòng)的連貫性是成功的關(guān)鍵，為了加強(qiáng)合作、協(xié)調(diào)，此項(xiàng)目將：
通過戰(zhàn)略平臺(tái)，協(xié)調(diào)各國(guó)戰(zhàn)略和活動(dòng)。因?yàn)楦鲊?guó)國(guó)家項(xiàng)目已經(jīng)存在，所有歐盟項(xiàng)目應(yīng)該以一致的方式建立在這些項(xiàng)目的基礎(chǔ)上。
推進(jìn)國(guó)際合作、交流，加強(qiáng)不同中心的人才網(wǎng)絡(luò)和信息交流合作，加強(qiáng)學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)的交流合作。增加流動(dòng)性和知識(shí)交流。
整合各國(guó)的國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)，從而為最成熟的量子技術(shù)發(fā)展基于量子的標(biāo)準(zhǔn)（例如量子秘鑰分發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)）。
組成一個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)小組，控制、指導(dǎo)那些從產(chǎn)業(yè)上將會(huì)產(chǎn)生、維持高水平利益的活動(dòng)。
通過顧問團(tuán)逐漸灌輸強(qiáng)烈的目標(biāo)感和方向感，容納學(xué)術(shù)界、商界和政府的個(gè)人規(guī)劃。這將對(duì)此項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督、推薦，保證它盡可能高效運(yùn)行。
確定能由量子技術(shù)服務(wù)的政府需求。
推進(jìn)教育與科學(xué)間、工程與創(chuàng)新間的一體化和合作。
協(xié)助初期的量子科技項(xiàng)目，保證整個(gè)歐盟都有助于第二次量子革命，并從此獲得利益。
小知識(shí)：關(guān)于量子模擬器。對(duì)飛行器、建筑、汽車和許多其他復(fù)雜物體的設(shè)計(jì)都用到了超級(jí)計(jì)算機(jī)。與此形成對(duì)比的是，我們?nèi)圆荒茴A(yù)測(cè)一塊由數(shù)百個(gè)原子構(gòu)成的材料是否會(huì)導(dǎo)電或是否是磁體，以及是否會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。量子模擬器基于量子物理學(xué)定律，它將允許我們戰(zhàn)勝超級(jí)計(jì)算機(jī)的弱點(diǎn)，去模擬材料或化學(xué)化合物，或去解開其他領(lǐng)域，比如高能物理的方程。
量子模擬器可以被看作量子計(jì)算機(jī)的類比物，它特別擅長(zhǎng)再現(xiàn)材料在極低溫度下的行為，這時(shí)量子現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)并產(chǎn)生非常（extraordinary）屬性。它相對(duì)于通用量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)是，量子模擬器并不需要完全控制每個(gè)個(gè)體元件，因此更容易建造。
若干個(gè)量子模擬器平臺(tái)已在發(fā)展中，它們包括超冷原子光柵，離子阱，超導(dǎo)量子比特陣列或量子點(diǎn)、光子陣列。實(shí)際上，第一臺(tái)原型機(jī)已經(jīng)能夠在超出現(xiàn)有超級(jí)計(jì)算機(jī)的水平上進(jìn)行模擬了，盡管還只是針對(duì)某些具體的問題的模擬。
這一研究領(lǐng)域進(jìn)展迅速。量子模擬器將致力于解決材料科學(xué)中的一些突出的難題，并允許我們展開原先不可能進(jìn)行的計(jì)算。這些難題之一是高溫超導(dǎo)的由來問題。這個(gè)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)于三十年前，但在其由來方面仍然是個(gè)謎。對(duì)這一謎題的解決將開啟這樣的可能性：創(chuàng)造出一種能夠高溫?zé)o損導(dǎo)電材料，以應(yīng)用于能源儲(chǔ)存、分配和傳送。
結(jié)論
歐洲現(xiàn)在需要大膽的戰(zhàn)略性投資，從而去領(lǐng)導(dǎo)第二次量子革命。隨著歐洲建立它的科學(xué)卓越性，它還將擁有培育具有競(jìng)爭(zhēng)力的量子科技工業(yè)、促進(jìn)長(zhǎng)期繁榮和安全的機(jī)遇窗口。
為了這一目的，這份宣言號(hào)召成員國(guó)和歐盟委員會(huì)一起發(fā)布這個(gè)有雄心的、長(zhǎng)期的、旗艦級(jí)的計(jì)劃，以便去聯(lián)合全歐洲教育，科學(xué)，工程和企業(yè)領(lǐng)域。
為了獲得成功，一方面，這份提案應(yīng)該旨在鞏固歐洲在科研領(lǐng)域的卓越地位，保持其寬泛的范圍并給予它時(shí)間去取得基本成就。另一方面，它應(yīng)該與工業(yè)互動(dòng)去激發(fā)量子科技的全部創(chuàng)新潛能，進(jìn)而加速它們的發(fā)展，拉動(dòng)市場(chǎng)并全力實(shí)現(xiàn)蓬勃經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
這里必須提醒一下，圖一只是為了顯示未來項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)。每一支柱的主題、數(shù)量、支柱各自的大小、四大構(gòu)成（教育、科學(xué)、工程、創(chuàng)新）攤分資金等這些細(xì)節(jié)在此報(bào)告接下來部分會(huì)看到。在這一項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段，將選擇一個(gè)合適的治理模型。
小知識(shí)。關(guān)于量子傳感器。疊加態(tài)天然地對(duì)環(huán)境非常敏感，因此可被用于制造非常精確的傳感器。材料質(zhì)量和控制上的穩(wěn)定進(jìn)步導(dǎo)致激光等組件的成本降低且越來越微型化。這些設(shè)備現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備好被用于許多商業(yè)應(yīng)用中。
比如金剛石中的 NV 色心這樣的固態(tài)量子傳感器，已經(jīng)顯示在測(cè)量非常小的電磁場(chǎng)中有用。因此，這可能對(duì)生物傳感器、磁共振成像、金屬探傷等領(lǐng)域的多種應(yīng)用有幫助。一個(gè)早期的量子技術(shù)如今被廣泛應(yīng)用的例子是超導(dǎo)量子干涉元件，它們應(yīng)用在了腦成像、粒子探測(cè)等領(lǐng)域。
量子成像設(shè)備使用糾纏光束在成像過程中從光中提取更多信息。這能大幅度改善成像技術(shù)。比如，通過使用壓縮光獲得高分辨率的圖像、通過測(cè)量與另一個(gè)光子（這個(gè)光子具有不同的顏色和糾纏態(tài)，被用于探測(cè)樣本）糾纏的單光子來創(chuàng)造成像能力。
原子和分子干涉儀使用疊加態(tài)精確測(cè)量加速度和旋轉(zhuǎn)。這些經(jīng)過處理的加速度和旋轉(zhuǎn)信號(hào)可用于慣性導(dǎo)航設(shè)備，在地下或建筑內(nèi)工作。這樣的設(shè)備也能測(cè)量重力場(chǎng)、磁力場(chǎng)、時(shí)間或基本物理常量的細(xì)微變化。
小知識(shí)。關(guān)于量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算是量子科技中影響深遠(yuǎn)、最具挑戰(zhàn)性的技術(shù)?；谀芡瑫r(shí)具有 0 和 1 兩態(tài)的量子位和設(shè)備的瞬時(shí)相關(guān)性，一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)相當(dāng)于一個(gè)大型的并行設(shè)備，能夠同時(shí)處理指數(shù)級(jí)別的計(jì)算。已經(jīng)有很多算法利用了這一能力，從而讓我們得以解決一些最強(qiáng)力的超級(jí)計(jì)算機(jī)都解決不了的問題。
過去二十年中，出現(xiàn)了使用不同平臺(tái)的量子計(jì)算機(jī)。最先進(jìn)的是基于囚禁離子和超導(dǎo)回路的計(jì)算機(jī)，一個(gè)提升到 10-15 個(gè)量子位的小型原型機(jī)已經(jīng)能運(yùn)行基礎(chǔ)的算法和協(xié)議了。很多平臺(tái)和構(gòu)架都展示了基于固態(tài)系統(tǒng)（半導(dǎo)體中量子自旋、固體中核自旋、Majorana zero modes），原子和光系統(tǒng)（分子中核自旋、原子和光子中的超精細(xì)結(jié)構(gòu)和里德伯態(tài)）的基礎(chǔ)量子計(jì)算原則。
由于技術(shù)利益和現(xiàn)有方法那被稱為「墨菲法則的終結(jié)」的顯而易見的局限性，最近十年，全球 IT 公司已經(jīng)開始對(duì)量子計(jì)算提升了興趣。量子計(jì)算機(jī)的進(jìn)展、容錯(cuò)算法以及新的制造工藝科技，現(xiàn)在正在將這一「圣杯」科技轉(zhuǎn)化為平衡地在某些應(yīng)用上超前經(jīng)典計(jì)算十年到二十年的現(xiàn)實(shí)編程。伴隨著這些新的發(fā)展，這些公司被問及的問題已經(jīng)不是將來有沒有量子計(jì)算機(jī)，而是將由誰(shuí)造出量子計(jì)算機(jī)并從中獲益。舉個(gè)例子，英特爾，HRL 實(shí)驗(yàn)室和 NTT 正在贊助半導(dǎo)體領(lǐng)域的自旋量子項(xiàng)目；谷歌，IBM和英特爾在投資超導(dǎo)的量子研究；D-Wave正制造超導(dǎo)的量子退火爐；微軟正在將賭注押在拓?fù)涞牧孔颖忍厣希籐ockheed Martin 和 INFINEON 正在贊助研究囚禁離子和它們與光子互動(dòng)技術(shù)。由于歐洲的量子計(jì)算世界領(lǐng)先，許多IT公司業(yè)也開始在歐洲為它們的研發(fā)工作選擇學(xué)術(shù)伙伴。
在歐洲共建量子計(jì)算能力已有十年了，這將需要工業(yè)和學(xué)術(shù)合作伙伴們的協(xié)同共作，也要求來自研究機(jī)構(gòu)像 Fraunhofer， IMEC， VTT 和 LETI 等學(xué)術(shù)聯(lián)盟的工程師們的參與。這些硬件的努力還需要量子軟件的發(fā)展來補(bǔ)充，才能獲得能夠解決應(yīng)用問題的最優(yōu)量子算法。隨著大量領(lǐng)先的量子軟件團(tuán)體已經(jīng)活躍起來并和硬件團(tuán)隊(duì)互動(dòng)，歐洲已成為經(jīng)典高性能計(jì)算應(yīng)用軟件的發(fā)展領(lǐng)袖，也在建立新出現(xiàn)的量子軟件工程方面名列前茅。
量子技術(shù)的研發(fā)目標(biāo)
短期目標(biāo)：（0-5年）
研發(fā)用于加密能力和竊聽檢測(cè)、長(zhǎng)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)量子安全連接的信號(hào)復(fù)示器的核心科技。
共建量子模擬器去處理化學(xué)工藝和材料設(shè)計(jì)的問題。
研發(fā)更多精確的能夠被用于為高頻率金融交易打時(shí)間印戳的原子鐘，讓國(guó)際市場(chǎng)有更好的法規(guī)和安全。
論證對(duì)指數(shù)保護(hù)和拓?fù)淞孔拥目刂啤?/p>
整合高速冷凍傳統(tǒng)控制硬件的功能性量子電路。
為特殊目的的應(yīng)用研發(fā)量子感應(yīng)器，例如，為防御，石油天然氣和太空領(lǐng)域研發(fā)重力感應(yīng)器，計(jì)時(shí)應(yīng)用用途的量子鐘，醫(yī)學(xué)用途和圖像領(lǐng)域的磁力感應(yīng)器。
為量子模擬器、計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)，發(fā)掘新的算法、協(xié)議和領(lǐng)域應(yīng)用，如，分析和設(shè)計(jì)有用的化學(xué)進(jìn)程。
論證小的量子處理器，它可用以執(zhí)行量子算法和在原子或者固態(tài)平臺(tái)被量子誤差校正保護(hù)的邏輯量子運(yùn)算。
開發(fā)供應(yīng)鏈組件，例如冷凍的或電子的放大器和組件或是激光資源。這些都是構(gòu)建量子設(shè)備和眾多副產(chǎn)品的基礎(chǔ)。
中期目標(biāo)（5-10年）
實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的磁性和超導(dǎo)性等電屬性的模擬，以支持發(fā)展和設(shè)計(jì)具有新異特性的新材料。
簡(jiǎn)化量子感應(yīng)器，從而讓他們能夠用于低成本、大批量的應(yīng)用，如制造業(yè)、汽車業(yè)、建筑業(yè)和地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域。
因?yàn)榱孔泳W(wǎng)絡(luò)能夠加強(qiáng)信息安全并讓加密成為可能，從而讓遠(yuǎn)距離城市間能夠通過量子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全通信。
用能以超過一百物理量子比特的高速運(yùn)行的特殊目的量子計(jì)算機(jī)運(yùn)算解決化學(xué)和材料科學(xué)的問題
研發(fā)掌上型導(dǎo)航儀器，精確到 1毫米/天并能夠在室內(nèi)使用。
建造量子設(shè)備，用其提升工藝性和可依賴性，降低成本并讓它們?yōu)橹髁魇袌?chǎng)所用。
論證星地量子密碼學(xué)。
長(zhǎng)期目標(biāo)（10年以上）
打造一個(gè)安全、快速的量子互聯(lián)網(wǎng)，使用運(yùn)行量子通信協(xié)議的量子中繼器連接歐洲主要城市。
用具有特殊功能目的的量子硬件，設(shè)計(jì)出具有定制特性的新材料（比如，電導(dǎo)體或磁體）
建造一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)，它能證實(shí)一個(gè)問題的解決方案，而如果使用當(dāng)前超級(jí)計(jì)算機(jī)的技術(shù)，同樣過程花費(fèi)的時(shí)間可能要比宇宙年齡的還要久遠(yuǎn)。
研發(fā)量子計(jì)算機(jī)模擬物理和化學(xué)問題，并解決化學(xué)反應(yīng)問題，比最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)還要快和準(zhǔn)確。比如，新的催化劑和藥物設(shè)計(jì)。
研發(fā)能夠整合在手機(jī)的芯片上的量子傳感裝置，例如，讓量子信息和傳感應(yīng)用在多用戶應(yīng)用間實(shí)現(xiàn)。
把從引力感應(yīng)器陣列中得到的測(cè)量關(guān)聯(lián)起來以創(chuàng)造引力圖像。
把量子傳感器整合到消費(fèi)者應(yīng)用中，例如在移動(dòng)設(shè)備中使用的整合的光子設(shè)備或固態(tài)設(shè)備。
研發(fā)其它應(yīng)用如量子信用卡，和量子鑰匙，還有其他未曾預(yù)期到的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論