防止中國超車，美國投入15億美金發(fā)展量子計算

（本文來自數(shù)位時代，本文作為轉載分享）

量子電腦（Quantum computer）之所以那么重要，是因為它擁有比超級電腦更快的運算速度，可以幫助人類在短時間內完成一般電腦需花上數(shù)十年才能解決的問題，無論是在材料科學、物理、化學甚至是人工智慧（AI）的研究上，都能成為非常高效的輔助工具，「這是一場我們必須贏的比賽?！梗?It‘s a race we must win.）也難怪美國議員拉馬爾·S·史密斯（Lamar Smith）會這么說。

展望量子世代，其實美國是非常害怕中國跟歐洲國家的挑戰(zhàn)，認為如果美國現(xiàn)在不采取統(tǒng)一戰(zhàn)略，那么在量子領域就有被其他國家超越、甚至取代的風險，「量子資訊科學代表資訊世代的下一個前緣技術。」正因為如此，美國能源部今年九月宣布拿出2.18億美元投入量子資訊科學研究，美國國會甚至通過了法案，要投入13億美元資助美國公司，確保美國在科學研究上的領先地位，還打算從小學就開始培育量子人才。

撒大錢補助，在量子領域美國“必須贏”

美國投入量子領域研究多元，目前由能源部（DOE）、美國國家科學基金會（NSF）、美國國家標準與技術化研究院（NIST）三個政府部門負責主要的研究，今年（2018）美國政府在白宮舉辦一場量子峰會，當天包括摩根大通、高盛、IBM、Alphabet 、美國航太制造廠商Lockheed Martin，甚至是五角大廈和國土安全部門等科技、財經、政府巨頭全都應邀出席。

為了在中國日益強大的態(tài)勢下取得「量子電腦競賽」優(yōu)勢，當天美國能源部宣布拿出2.18億美元，用來支持包括量子電腦軟硬件、量子運算、量子新材料合成等科學研究，除了確保美國在新技術的領導地位，同時也希望開創(chuàng)出更多核心的技術；美國國家科學基金會則宣布拿出3100萬美元，用來推動量子通訊技術研究。

美國議員拉馬爾·S·史密斯（Lamar Smith）會說出美國在量子領域「必須贏」，正是意識到這是一場不能輸?shù)母傎悾驗槿绱?，美國國會在今?月13日，通過一個量子電腦法案，具體內容是要在2023年前投入13億美元（約合新臺幣400億元）資金，來資助美國公司確保美國在科學上的統(tǒng)治地位，該法案獲得美國兩黨議員的支持。

美國政府之所以在量子峰會中邀請這么多業(yè)界的大咖，就是希望透過民間與官方機構的合作，來加速量子科學商業(yè)化的腳步。

這次應邀出席量子峰會的公司都在量子領域投入不少努力，像是今年三月Google量子AI 實驗室（Google Quantum AI lab）公布了具備72量子位元（qubit）的處理器「Bristlecone」、IBM宣布研發(fā)出全世界第一臺50量子位元（qubit）的量子電腦、Intel也有代號為「Tangle Lake」的49量子位元（qubit）的超導測試芯片。

美國當局之所以動作頻頻，是因為雖然當局在量子領域投入研究多年，但學術界的人大多缺乏系統(tǒng)工程和產品開發(fā)經驗，而民間企業(yè)的量子人才相當有限，美國政府才會在量子峰會中邀請這么多業(yè)界的大咖，就是希望透過民間與官方機構的合作，來加速量子科學商業(yè)化的腳步。

確保技術領先，打算從小學就開始投入量子教育

「這是一場我們必須贏的比賽?！挂獙崿F(xiàn)非贏不可的理想，政府光撒錢當然是不夠的，在量子峰會當天，白宮國家科學技術委員會（NSTC）還發(fā)布了一份「量子資訊科學國家戰(zhàn)略概述」，白宮國家科學技術委員會今年六月才成立，主要負責聯(lián)邦政府的量子資訊科學研發(fā)活動，確保美國在「下個世代的運算革命」中不會失去全球領導地位。

在量子峰會當天，白宮國家科學技術委員會（NSTC）還發(fā)布了一份「量子資訊科學國家戰(zhàn)略概述」

在這份戰(zhàn)略概述中，強調量子科學能夠幫助美國改善工業(yè)基礎、創(chuàng)造就業(yè)機會，甚至強化經濟發(fā)展與國家安全，并將量子研究分為量子感測、量子運算、量子網絡、量子硬件等四大研究基礎，同時提出了六大政策建議：

1、采取科學優(yōu)先策略

2、培養(yǎng)量子科學未來人才

3、深化與量子產業(yè)合作

4、創(chuàng)造關鍵基礎設施

5、維護國家安全和經濟增長

6、增加國際合作

更進一步具體來說，希望能夠有財團能夠優(yōu)先考慮支持量子技術研究，且必須盡早解決量子人才問題，甚至計劃在小國、國中、高中投入量子科學教育，并加強產學之間的緊密合作。

美國火力全開，就是擔心中國超車

目前在量子領域投入比較多資源的分別是中國、美國、歐洲，根據(jù)《經濟學人》引用麥肯錫數(shù)據(jù)來看，2015年美國、歐洲和中國分別在量子領域中，投入3.6億歐元、5.5億歐元和2.2億歐元的研發(fā)經費，而全球研發(fā)總支出更高達15億歐元。

2015年美國、歐洲和中國分別在量子領域中，投入3.6億歐元、5.5億歐元和2.2億歐元的研發(fā)經費，而全球研發(fā)總支出更高達15億歐元。

若再以專利申請數(shù)量來看，美國和中國分別位居前兩名，其中中國在量子加密技術（Quantum cryptography）上更是大幅超越美國高居第一，而有趣的是，美國的專利申請在2005年前后到達了高峰，之后數(shù)量卻大幅縮減，而中國專利申請數(shù)量從2010年開始大量成長，這就是為什么美國有很多人擔心中國量子技術超越美國。

有趣的是，美國的專利申請在2005年前后到達了高峰，之后數(shù)量大幅縮減，而中國專利申請數(shù)量從2010年開始大量成長。

舉例來說，中國在2016 年8 月發(fā)射量子衛(wèi)星「墨子號」，任務之一就是從衛(wèi)星向地面發(fā)射糾纏量子，由于量子通訊的安全性是基于量子物理的基本原理，而非一般的加密技術，因此若能有所進展，將能從根本解決資訊安全問題，避免駭客攻擊和竊聽。2017年中國研究人員表示，「墨子號」順利從太空傳送「無法破解的」高速量子密鑰，被稱為「中國量子之父」的物理學家潘建偉表示，量子密鑰分發(fā)是目前人類唯一已知不可竊聽、不可破譯的安全通訊方式。

這樣的場景似乎似曾相似，過去美國就是沒有在人工智慧（AI）領域把握先發(fā)優(yōu)勢，過去這幾年中國從政府到民間傾全力發(fā)展AI，晉升為幾乎能跟美國平起平坐的AI強國。不過就量子領域來說，中國的核心材料、研究平均品質、技術轉化等方面還是比較落后的，且相較于美國，在量子領域的新創(chuàng)公司數(shù)量也比較少、創(chuàng)新能力也比較弱。

雖然，距離量子電腦能夠從實驗室走向真正大規(guī)模商業(yè)化還有一大段路，從美國積極撒錢、制定策略的積極態(tài)勢來看，量子大戰(zhàn)在未來只會越來越熱鬧。