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美国量子信息科学发展现状及发展趋势分析

更新时间:2023-11-29 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

量子信息科学基于奇特的量子现象,如叠加、纠缠、压缩等,以精典理论未能实现的方法来获取和处理信息,在传感器与检测、通信、仿真、高性能估算等领域拥有宽广的应用前景,并有望在数学、化学、生物与材料科学等基础科学领域带来突破。OaT物理好资源网(原物理ok网)

量子技术是新一轮科技革命和产业转型的必争领域之一。近些年来,加拿大、欧盟、澳大利亚、英国等国高度注重量子技术发展,通过颁布新政文件、成立研究机构、支持量子科技研究等方法加强对量子研制的投资,促使量子科技研制和产业发展。OaT物理好资源网(原物理ok网)

1.日本OaT物理好资源网(原物理ok网)

早在2002年,俄罗斯国防部中级研究计划局(DARPA)制订了《量子信息科学和技术发展规划》,并于2004年发布2.0版,给出量子估算发展的主要步骤和时间表。目标是若干年内在核磁共振量子估算、中性原子量子估算、谐振量子电子动态估算、光量子估算、离子阱量子估算及固态量子估算等领域取得重大研究进展。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2007年,DARPA将量子科技作为核心技术基础纳入其战略规划,在2015年设定的战略投资领域中,量子化学学成为DARPA的三大技术前沿之一。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2009年,新加坡国家科学与技术委员会(NSTC)发布了《量子信息科学的联邦愿景》,建议政府加大量子技术的控制和借助。因此,国家科学基金会(NSF)构建了量子信息科学跨学科研究计划。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2015年,俄罗斯空军研究实验室(ARL)发布《2015-2019年技术施行计划》,提出2015-2030财年量子信息科学研制目标与基础设施建设目标。从2016财年起,国防市长办公室支持三军量子科学与工程制造项目(QSEP)。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2016年7月,NSTC发布《推进量子信息科学发展:日本的挑战与机遇》报告,报告总结了量子信息科学在多个领域的进展和未来发展潜力,强调了德国在目前研制进程中的障碍,调查了各联邦机构在量子信息科学领域的主要项目及研制投入水平,并讨论了未来的发展路径。作为NSTC报告的补充,新加坡能源部(DOE)发布了《与基础科学、量子信息科学和估算交汇的量子传感》报告。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2018年6月,韩国国会科学委员会高票通过《国家量子呼吁法案》,计划在10年内拨给能源部、国家标准与技术研究院、国家科学基金会12.75亿欧元,用于举办量子信息科技研究。其中,印度国家标准与技术研究院负责制定量子技术发展所需标准,日本国家科学基金会支持人力资源建设,韩国能源部将组建5个量子信息科研中心,加速科技成果突破。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2018年9月,法国白宫科技新政办公室(OSTP)、国家科学技术委员会(NSTC)发布《量子信息科学国家战略概述》。白宫觉得,量子信息科技(QIS)将推动下一场技术革命,给国家安全、经济发展、基础科研等带来重大改革。战略概述系统性地总结了量子信息科学带来的挑战、机遇,以及为维持和扩大日本在QIS领域的领导地位应作出的努力。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2018年12月,特朗普签订《国家量子呼吁法案》,全方位加速量子科技的研制与应用,确保英国量子科技领先地位,开启量子领域的“登月计划”。按照法案,美将制定量子科技常年发展战略,施行为期10年的“国家量子计划”。政府未来5年内将耗资12.75亿港元举办量子信息科技研究,其中法国国家标准与技术研究院获资4亿港元,制定量子科技发展标准;国家科学基金会获资2.5亿港元,支持量子科技人才建设;能源部获资6.25亿港元,创立量子信息科研中心,加速科技攻关。据悉,美将创立国家量子协调办公室,协调政府机构、学术和产业界,产生发展合力。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2020年2月,英国白宫网站发布一份《美国量子网路战略设想》,提出日本将开辟量子互联网,确保量子信息科学(QIS)造福大众。战略设想强调,通过在量子网路领域的前驱开拓,日本预备革新国家和金融安全、患者隐私、药物发觉以及新材料的设计和制造,同时降低人们对宇宙的科学认识。日本2021年度政府财政预算议案上将更多资金投入到量子信息科学。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2020年7月,新加坡能源部公布了一项旨在于塑造量子互联网的计划,目标是六年内建成与现有互联网并行的第二互联网——量子互联网。量子互联网是一种基于量子热学原理构建上去的新型互联网。纽约学院普利茨克分子工程大学院士、阿贡国家实验室中级科学家大卫·奥沙布里称互联网项目是日本量子研究计划的主导者。日本能源部及其17个国家实验室将成为该项目的骨干。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2020财年预算议案中量子信息科学领域研制资金为4.35亿港元,2020财年实际批准5.79亿港元,2021财年预算恳求额为6.99亿港元。2021财年量子信息科学领域研制预算恳求比2020财年预算恳求降低约60%。其中:NSF在量子信息科学领域研究投资额是2.26亿港元,比2020财年降低了1.2亿港元;能源部科学办公室在量子信息科学领域研究的投资降低到2.37亿港元,比2020财年预算降低约5800万港元,主要是推动国家实验室、学术界和工业界量子信息科学的发展。比2020财年预算降低约5800万港元。其中2021财年预算中,能源部计划投资250万港元支持量子互联网的初期研究。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2020年8月,俄罗斯白宫科学技术新政办公室、国家科学基金会(NSF)和英国能源部宣布,拨款超过10亿港元,在全省构建12个新的人工智能和量子信息科学(QIS)研究所——7个NSF牵头的人工智能研究机构和5个能源部量子信息科学研究中心。其中量子信息科学研究中心包括:OaT物理好资源网(原物理ok网)

①下一代量子科学与工程(阿贡国家实验室)OaT物理好资源网(原物理ok网)

②量子优势联合设计中心(布鲁克海文国家实验室)OaT物理好资源网(原物理ok网)

③超导量子材料与系统中心(费米国家加速器实验室)OaT物理好资源网(原物理ok网)

④量子系统加速器(劳伦斯伯克利国家实验室)OaT物理好资源网(原物理ok网)

⑤量子科学中心(橡树岭国家实验室)OaT物理好资源网(原物理ok网)

2.欧共体OaT物理好资源网(原物理ok网)

法国很早就意识到量子信息处理和通讯技术的巨大潜力。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2008年,欧共体发布了《量子信息处理与通讯战略报告》,提出了法国在未来两年和六年的量子通讯发展目标,包括实现地面量子通讯网路、星地量子通讯、空地一体的千公里级量子通讯网路等。同年9月,欧共体发布了关于量子密码的商业蓝皮书,启动量子通讯技术标准化研究,并联合了来自12个欧共体国家的41个伙伴小组创立了“基于量子密码的安全通讯”()工程。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2016年3月,欧共体委员会发布《量子宣言(草案)》,号召欧共体成员国及欧共体委员会发起捐助额达10亿美元的量子技术旗舰计划,并实现如下目标:(1)构建极具竞争性的法国量子产业,确保法国在未来全球产业新蓝图中的领导地位;(2)提高亚洲在量子研究方面的科学领导力和卓越性;(3)面向量子技术的创新企业和投资,把法国塑造为一个有活力和吸引力的区域;(4)充分借助量子技术进展,更好地解决能源、健康、安全和环境等领域的重大挑战。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2017年11月,“欧洲空间量子技术行动”()主席在欧空局第二届量子技术研讨会上向欧空局和欧共体委员会递交了题为《空间量子技术》的战略报告。报告剖析了法国和国际空间量子技术发展现况,提出欧共体须要制订统一的空间量子技术发展战略,以在国际竞争中争取一定优势,支撑未来产业的发展。在未来发展战略和优先任务方面,确定了通过卫星传输的保密通讯、时间频度的空间传输、遥感和对地观测、基础化学等四个重点发展方向。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2018年10月,由欧共体委员会捐助法国量子技术旗舰计划开始实施,该计划将长达六年,预算为10亿美元。首批启动19个科研类项目为:OaT物理好资源网(原物理ok网)

来源:中国信通院《量子信息技术发展与应用研究报告》OaT物理好资源网(原物理ok网)

2020年5月,欧共体“欧洲量子技术旗舰计划”官网发布《战略研究议题(SRA)》报告。报告表示,未来五年将加快建设亚洲范围的量子通讯网路,建立和扩充现有数字基础设施,为未来的“量子互联网”远景奠定基础。为实现这一目标,欧共体将促使量子通讯与传统的网路基础设施和应用相结合,借助QKD合同和具有可信节点的网路开发用于全球安全秘钥分发的基于卫星的量子密码等。OaT物理好资源网(原物理ok网)

量子通信量子计算量子测量_量子计算和量子通讯_量子通讯计算方法OaT物理好资源网(原物理ok网)

3.美国OaT物理好资源网(原物理ok网)

2020年5月,美国联邦科学与工业研究组织CSIRO拟定并发布了《量子技术路线图》,该路线图确定了可以支持量子生态系统的行动,行动将通过美国新兴高科技产业的发展,将美国的智力资本转化为经济价值。通过跨行业的持续投资和协作,在2040年为英国带来16000个工作岗位和超过40亿港元的利润,按照CSIRO的数据剖析,到2040年量子计算和量子通讯,预计量子技术可以创造860亿港元的全球产业。OaT物理好资源网(原物理ok网)

4.美国OaT物理好资源网(原物理ok网)

2014年开始施行国家量子技术计划,第一阶段施行周期为2014—2019年,构建4所新的研制中心。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2015年3月,法国政府发布名为《量子技术国家战略——英国的一个新时代》报告,9月发布了《英国量子技术路线图》,将量子技术发展提高至影响未来国家创新力和国际竞争力的重要战略地位。美国量子技术国家战略由德国量子技术战略咨询委员会拟定,借以指导美国未来20年与量子科技相关的发展与投资,推动产生一个常年、可持续、增长式的德国量子产业。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2016年12月,日本政府科学办公室发布了《量子技术:时代机会》的报告,提出构建一个政府、产业、学界之间的量子技术共同体,使美国能在未来的量子技术市场中占据世界领先地位,实质性地提升美国产业的价值。并提出了德国量子技术应用的5大领域,分别是原子钟、量子成像、量子传感和检测、量子估算和模拟,以及量子通讯。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2018年12月,俄罗斯下议院科学技术委员会发布了《量子技术》报告,剖析了量子技术给美国带来经济下降和社会效益的机会与潜在风险,提出下一步发展的新政建议。OaT物理好资源网(原物理ok网)

2020年7月,美国国防科学与技术实验室(Dstl)代表美国国防部、英国战略司令部,联合发布了《量子信息处理技术布局2020:日本防务与安全前景》研究报告。报告觉得,量子技术的进步才能有效提高军事指挥官做出有效决策的高效性、准确性和果断性。未来5-10年内,量子信息处理除了才能在防务体系中得到推广应用,能够广泛应用于金融交易,客机、导弹、火控和防御武器的控制系统,传感数据处理(如数据融合、导航、干扰环境下讯号解析),机器学习,人工智能场景理解,警告标志辨识量子计算和量子通讯,非可见环境下的模式剖析等多个领域。OaT物理好资源网(原物理ok网)

5.中国OaT物理好资源网(原物理ok网)

2016年2月,国家重点研制计划中筹建“量子调控与量子信息”重点专项,目前已公示拟立项项目清单。国家重点研制计划中筹建“量子调控与量子信息”重点专项。OaT物理好资源网(原物理ok网)

同年7月发布的《“十三五”国家科技创新规划》中也进一步明晰将筹建“量子通讯与量子计算机”重大科技项目,研制城域、城际、自由空间量子通讯技术,研发通用量子估算截击机和实用化量子模拟机。根据《国家创新驱动发展战略纲要》和国家“十三五”规划纲要的要求,到2030年,我国力争在民航底盘及煤气轮机、深海空间站、量子通讯与量子估算、脑科学与类脑研究、国家网路空间安全、新一代人工智能等16个重点方向率先突破。OaT物理好资源网(原物理ok网)

从2006年到2010年,中国“十一五”规划拨款约1.5亿欧元用于量子研究。科技部和中科院启动了“远程量子通讯”和“空间量子实验关键技术研究与验证”项目,以支持大规模的量子通讯研究。OaT物理好资源网(原物理ok网)

从2011年到2015年,国家“十二五”规划在量子控制(MOST)、科学研究仪器和设备开发(NSFC)、空间量子实验(CAS)、量子系统一致控制以及原子系统计量化学(CAS)等领域将量子研制资金提高至4.9亿港元,并继续建设量子安全通讯(NDRC和CAS)。OaT物理好资源网(原物理ok网)

据不完全统计,2016年至2019年,按照国家“十三五”规划,我国的量子研究经费达到约3.37亿欧元。在此期间启动的明显项目包括量子控制和量子信息国家重点研究开发项目。OaT物理好资源网(原物理ok网)

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