光子盒研究院出品
近日，美國知名軍事戰略研究機構蘭德公司(RAND Corporation)釋出了《中美量子技術產業評估》報告。報告開發了一套靈活且廣泛適用的指標來評估一個國家的量子產業基礎，這些指標試圖量化該國的科學研究、政府活動、私營行業活動和技術成就。然後將這些指標應用於美國和中國。每個指標的結果都涉及量子技術的三個主要應用領域：量子計算、量子通訊和量子感測。最後，該報告向政策制定者提出了保持美國量子技術產業基礎實力的建議。
這項研究由美國國防部(DOD)研究和工程部副部長辦公室技術和製造業基地主任贊助，並在蘭德國家安全研究部(NSRD)的採辦和技術政策中心內進行。
該報告已於2021年10月完成，並在公開發布前與贊助商和國防辦公室進行了預釋出和安全審查。
量子技術可以為國防部和其他政府機構提供重要的新能力。但量子資訊科學幾乎完全是學術研究。直到最近，私營部門也開始投資於研究和開發。考慮到私營部門對這項技術的新投資和實際應用及其時間表的高度不確定性，很難對量子技術的產業基礎進行全面的評價。
報告首先討論了美國(和盟國)QIB(量子產業基礎)部門的三大戰略目標：量子技術領先、量子技術可用性和QIB公司的財務穩定性。從這些戰略目標出發，制定了31個具體指標來評估一個國家實現這些目標的進展情況。這些指標廣泛適用於美國、盟國或戰略競爭對手。報告的研究重點是對美國QIB的這些指標進行詳細評估，但也將它們作為比較案例研究應用於中國QIB。最後，將量子技術的的評估結果分解成三個主要應用領域：量子計算、量子通訊和量子感測。
一、報告評估指標
報告指標分為四類，科學研究指標、政府活動指標、私營行業指標、技術指標。
1.科學研究指標評估了學術界和其他開放科學研究的生產者的總體產出——例如，每個應用領域的總論文數量和增長，具有高度全球科學影響的論文數量，以及研究主題和決策者優先事項之間的協調程度。評估這些指標的主要方法是對過去十年全球範圍內幾乎所有量子資訊科學(QIS)和技術領域的科學出版物進行大資料分析。
2.政府活動指標評估了國家政府對量子技術研發的支援，例如，研發資金總額、長期穩定性以及不同資金來源的數量。評估這些指標的主要方法是：(a)審查政府政策檔案、學術文獻和中文新聞來源；(b)科學出版物中資助確認領域的大規模分析。
3.私營行業指標提供了整個私營量子技術部門的經濟概覽。例如，公司的總數、規模、成立時間、資金水平，以及關鍵元件的任何外國供應鏈依賴。評估方法是：(a)對超過150家量子技術公司的大樣本進行個體分析；(b)回顧了英文和中文的新聞和財務報道；(c)與來自9個行業組織的主題專家對話。
4.技術指標用於評估全球的技術水平和特定關鍵技術的創新潛力。這些跨領域的指標結合了學術界、國家實驗室和私營企業的示範，因此它們不完全符合之前的類別，它們既包括行業範圍的評估，也包括個別組織對特定技術示範的評估。評估這些指標的主要方法是：對專利活動的分析、對技術科學文獻和其他公開公告的審查。
表1:本報告中使用的QIB指標
二、報告評估方法
本報告採用了混合方法，以便儘可能全面地進行評估。大多數研究指標都是透過對大量全球範圍內關於量子技術的學術出版物的大資料分析進行評估的，這些出版物是透過一種結合了自動關鍵字搜尋和SME(主題專家)評判的新方法收集的。政府指標主要是透過對政府釋出的報告和新聞媒體(對中國的評估)進行評估。評估行業指標的方法則包括：從公司網站和財務報告中選出具有代表性的公司樣本；與行業領袖的對話。技術指標主要透過研究團隊中的SME對技術文獻的審查進行評估。
本報告的指標具有不同的自然範圍。一些指標試圖描述一個給定應用領域的國家產業的整體狀態，因此被應用到國家量子產業的總體。其他指標則更為細緻，試圖捕捉國家在個別技術方面的前沿能力，因此必然具有更精細的範圍。根據決策者的精確目標，不同的指標對不同的目的或多或少會有用。
表2:所選選定指標實現的戰略目標
一、美國量子資訊科學研究評估
A.總體研究活動
2011-2020年，美國的量子計算論文數量處於全球領先。在此期間，來自美國的作者發表了7319篇關於量子計算的科學期刊文章、2524篇關於量子通訊的科學期刊文章、1240篇量子感測期刊文章，在全球所有量子計算、量子通訊、量子感測文章中所佔的比例分別為26%、15%、24%。
表3:2011-2020年美國QIS出版物總數。
下表列出了2011-2020年分析期間，按應用領域出版的論文數量排名前十的國家。
表4:2011-2020年出版物總數排名前十的國家。
B.研究活動的增長
表5:2011-2019年美國QIS出版物的複合年增長率
圖1:2011-2019年美國QIS出版物。
上圖描繪了所有三個應用領域的增長趨勢：所有三個應用領域的2019年總數都比2011年的總數增加了一倍多。
C.機構研究能力
在美國，2011年至2020年，1521個研究單位在上述三個應用領域中的一個領域發表了至少一篇論文。
表6:2011-2020年美國QIS出版研究單位數量。
表7:2011-2020年美國應用領域排名前20的研究單位。
上述研究單位以大學為主。此外，橡樹嶺國家實驗室位列美國前20名研究單位之列。NIST在QIS出版中的作用值得強調；NIST的兩個辦公室(馬里蘭州蓋瑟斯堡和科羅拉多州博爾德)在三個QIS應用領域發揮著重要作用。
表8:按組織型別和應用領域劃分的美國獨特研究單位。
儘管這三個應用領域的大部分論文來自大學，但政府研究機構和公司的貢獻不容忽視。政府研究機構在三個應用領域中佔13%。
表9:按組織型別和類別劃分的美國出版物份額。
研究單位的赫芬達爾—赫希曼指數(Herfindahl-Hirschman Index, HHI)衡量了一個國家的研究單位出版產出的集中程度，下表描述了三個主要應用領域以及QIS的HHI。
表10:美國研究單位的赫芬達爾—赫希曼指數。
從三個領域HHI指數來看，美國研究成果的集中度非常低。
D.全球科學影響
2011-2020年，美國發表了1,381篇高被引的量子計算論文，是同期中國(630)的兩倍多。美國作者在被引用次數最多的量子計算論文中出現的頻率為45%。
在量子通訊方面，美國產生了433篇高被引量子通訊論文。共有1,879篇高被引的量子通訊論文。因此，在被引用次數最多的量子通訊論文中，有23%是美國作者。
在量子感測方面，美國發表了235篇高被引量子感測論文，比其他任何國家都多。由於共有570篇高被引量子感測論文，這意味著在高被引量子感測論文中，有41%的作者是美國人。
表11:2011-2020年美國高被引QIS出版物。
下表顯示了在QIS的三個應用領域中發表過高被引論文的美國研究單位的數量。
表12:產生高被引研究的美國研究單位數量。
E.與政府優先事項保持一致
根據美國國防部(DOD)釋出的公開報告和白皮書，報告確定了三個對DOD來說優先順序較低的子領域。美國國防科學委員會(DSB)將量子金鑰分發(QKD)和量子密碼指定為國防部量子通訊的低優先順序領域。同樣的，DSB判斷“量子雷達不會為國防部提供升級能力”，因此將量子雷達和相關的量子照明技術指定為量子感測的低優先順序領域。量子計算沒有指定任何低優先順序領域。
表13:2011-2020年美國關於國防部低優先順序主題的出版物百分比。
在QIS出版物中篩選出SME認為與這些低優先順序領域相對應的關鍵詞。在2010-2020年的分析期間，27.6%的美國量子通訊出版物集中於QKD或量子密碼。同一時期，16.1%的量子感測出版物以量子成像為主題。圖2描述了美國在三個主要應用領域的總出版物，並區分了國防部低優先順序的子領域(淺藍色和淺橙色陰影)。
圖2:按應用領域和國防部低優先順序子領域劃分的美國出版物總數。
F.國內和國際合作程度
以下圖表分別顯示了在美國三個QIS應用領域中，每個國內機構合作的平均數量；與其他國家合著的美國出版物的百分比；美國量子計算、量子通訊(除去QKD和量子密碼)和量子感測領域前20名研究單位的協作網路。
可以發現，美國的研究機構在量子計算方面的合作多於中國同行，但在量子通訊和量子感測方面的合作較少；美國研究單位的國際合作率高於中國同行。在這三個應用領域中，中國都是美國合作最多的國家。在量子計算應用領域，德國和加拿大分別是美國第二和第三頻繁的合作伙伴。在量子通訊領域，加拿大和英國分別是美國第二和第三頻繁的合作伙伴。在量子感測方面，德國和英國分別是美國第二和第三頻繁的合作伙伴。
表14:2011-2020年美國國內合作機構平均數量。
表15:2011-2020年與其他國家合著的美國出版物的百分比。
圖3:美國前20大出版物機構協作網路，量子計算，2011-2020。
圖4:美國20大出版物機構合作網路，量子通訊，2011-2020
圖5:美國20大出版物機構合作網路，量子感測，2011-2020
G.技術洩漏風險
在量子技術的所有三個應用領域中，與中國的合作比與俄羅斯的合作更為普遍，具體取決於應用領域，合作的因素從四個到十個不等。
表16:2011-2020年與戰略競爭對手合著的美國出版物的百分比
表17:2011-2020年與軍事附屬大學合作的美國作者數量
二、美國政府支援評估
A.政府總體研發投資
2019財年的實際支出為4.5億美元，2020財年的估計支出為5.8億美元，總統對2021財年的預算要求為7.1億美元。下圖顯示了美國國家量子倡議在先前基礎上增加了多少支出，以及它是如何在應用領域中分配的。到2021財年，國家量子倡議將QIS投資在先前基礎上增加一倍。
圖6:美國聯邦政府對QIS研發的總投資，2019-2021財年。上圖列出了國家量子倡議授權的開支數額。下圖按應用領域細分了支出。“QSENS”指的是量子感測，“QCOMP”指的是量子計算，“QNET”指的是基於糾纏的量子通訊和網路，“QADV”指的是基礎研究，“QT”指的是新的應用和支援技術。
B.政府QIS研發投資的增長
2021財年，政府QIS研發投資增長率為29%，並提出了2022財年22%的增長率。儘管基礎研發預算也在穩步增加，但這一增長大部分來自國家量子倡議。
C.政府QIS研發投資的穩定性
●美國《國家量子倡議法案》批准了QIS的8個持續多年的資助計劃。
●美國國家科學基金會已被授權在五年內投資7500萬美元建立三個量子飛躍挑戰研究所。
●美國能源部已被授權在五年內投資6.25億美元建立五個QIS研究機構。
其他資助機構各自管理著許多規模較小的獨立研究專案，這些專案大多持續數年，而且沒有被寫入國家立法。
D.投資來源的廣度
表18和表19分別描述了資助至少50份由美國組織附屬機構作者撰寫的出版物的不同資金來源的數量，以及美國資金來源的集中度(HHI)。在所有三個應用領域中，美國資金來源的HHI為0.141。這大大低於中國(0.273)，表明美國QIS的資金集中度低於中國。美國的HHI資金來源也是如此。
表18：2011-2020年美國QIS研究資金來源數量。
表19:2011-2020年美國資金來源的HHI。
表20:資助人資助的出版物數量，美國，2011-2020
三、美國私營企業評估
A.量子產業基礎(QIB)企業數量及分佈情況
美國QIB的總數量很難確定，因為沒有一個全面的名單，而且納入的標準有點主觀。為了做一個粗略統計，報告綜合了幾個截至2020年底的量子技術關鍵商業利益相關者名單，並建立了一個截至2020年底QIB的182家獨特公司的名單。
下圖顯示了每個應用領域中涉及的公司數量。報告發現近一半的QED-C(美國量子經濟聯盟)成員公司在從事量子計算，其中很大一部分公司生產跨領域的產品和服務(通常是基礎硬體元件)。儘管美國有大量關於量子通訊的論文，但很少有公司專注於這個領域。
圖7:按量子應用領域劃分的QED-C公司分佈
圖8顯示了29家專注於量子的QED-C公司的員工數量分佈。這些公司大多都相當小，只有五家公司的員工超過50人。
圖8:專注於量子的QED-C公司按員工數量劃分
圖9顯示了32家專注於量子的QED-C公司的成立年份分佈。這些公司中有很多都成立時間較短，其中大多數是2017年成立的。這一快速增長表明私營部門對量子技術產生了濃厚的興趣，但許多初創企業還沒有穩定的商業模式、產品或收入，而且它們在財務方面可能容易受到量子技術行業低迷的影響。
圖9:專注於量子的QED-C公司按成立年份劃分
圖10顯示了20家專注於量子的QED-C公司宣佈的風投資金總額的分佈情況。截至2021年6月，這20家公司共獲得了12.8億美元的風投資金，但其中超過四分之三的風投資金集中流向了三家公司，均為量子計算領域的公司：PsiQuantum(5.09億美元)、D-Wave Government Systems(2.56億美元)和Rigetti Computing(1.99億美元)。
與整個科技行業相比，量子領域的風投資金分佈非常不平衡，少數幾家大公司獲得了大部分資金。這說明風投市場對幾家大型量子初創公司非常有信心，這些公司都比較穩定。
圖10:專注於量子的QED-C公司的風投融資分佈情況
圖11:所有科技初創企業和量子初創企業獲得融資的分佈
B.公司在量子技術方面的專業化程度
下圖顯示了QED-C公司量子技術專業化程度的分佈。第一類公司是致力於量子技術的初創公司。第二類公司並不專注於量子技術，但他們生產與量子技術相關的商業產品，或報告了一個專門的內部量子研發專案。至於第三類公司，沒有專門的產品或研究專案。這類公司中的大多數都在關注該領域的發展，尋找潛在的有用應用。他們自己並沒有積極推動這一領域的發展。但也有可能他們正在資助沒有公開宣佈的內部研究。
圖12:QED-C公司按提供的初級產品或服務的分佈
圖13:QED-C公司量子技術專業化程度的分佈
C.供應鏈的外國依賴性
在歐洲，有三家公司受到了多家組織的關注：德國的TOPTICA Photonics(與子公司TOPTICA Eagleyard)，提供鐳射二極體；瑞典的Low Noise Factory，提供高電子遷移率電晶體放大器；以及芬蘭的Bluefors，提供稀釋製冷機。總體而言，德國是高質量鐳射器的重要來源。
表21:來自歐洲供應商的量子技術元件
另一個主要供應地區是亞洲，日本和中國是美國QIB的重要供應國。
從國外獲得的大多數專用部件來自美國盟國；然而，中國作為商用現貨(COTS)元件和某些原材料的關鍵供應商脫穎而出。中國是這些元件的主要供應商，因為中國元件與其他地方的元件在成本上存在顯著差異。
表21:來自亞洲供應商的量子技術元件
外國依賴的原因
供應鏈的外國依賴性有多種解釋，包括：相對元件成本、質量差異、缺乏國內替代品，以及外國公司收購國內供應商。此外，對較低級別供應商缺乏可見性可能會掩蓋一些外國依賴。
對有限供應商的依賴
對有限供應商的依賴(供應商集中度高)是美國量子技術供應鏈的另一個風險來源。這個問題會影響到鐳射器、光學裝置、熱蒸汽單元、藍寶石晶圓、低噪聲放大器、特定的電纜、雙角蒸發器和各種原子同位素。供應商數量有限會增加這樣的風險：對供應商目錄的更改可能會完全切斷元件供應，並可能由於缺乏替代品而迫使公司使用不可靠的元件。
供應鏈有限的原因
由於許多量子技術公司需要的元件數量相對較少，因此，潛在供應商生產這些元件並不總是經濟的。量子技術也在迅速發展，當元件需求不穩定時，為每個元件尋找多個供應商可能會很昂貴。最後，某些元件和材料只能由少數幾個組織製造。
四、美國技術指標評估
報告評估了量子計算、量子通訊和量子感測的指標，計算了每個部門的所有美國專利申請，包括量子出版物分析中使用的任何關鍵詞。總的來說，三個領域都顯示出巨大的創新潛力。
表22：到2019年美國的量子技術專利指標
下圖顯示了從2000年到2020年，每個領域每年美國專利申請的累計數量。
圖14:2000年至2019年累計美國量子技術專利申請
量子計算
美國專利申請量在2000-2010年以每年100件左右的線性增長之後，累積的美國專利申請量開始呈指數增長。超導量子計算領域累積專利申請呈現S曲線，它幾乎佔美國量子計算專利申請總數的三分之一，並且似乎比圖量子計算增長得更快。
圖15:2000-2018年美國超導量子計算專利申請
表23:美國量子計算專利申請數量最多的實體
量子通訊
在量子通訊領域，美國專利從2000年的10件上升到2019年的1300多件。中國的量子通訊專利申請數量幾乎是美國的三倍，並且出現了一個幾乎同時開始的急劇上升的S曲線，表明中國可能是這一領域的技術領先者。
表24:美國量子通訊專利申請數量最多的實體
量子感測
如圖14所示，美國的量子感測專利在經過本世紀初的一個非常緩慢的上升之後，從2005年開始加速增長，從當大約100件專利上升到2019年的近800件。與其他國家的相比，美國的量子感測專利申請數量最多、出現最早。然而由於量子感測器型別的多樣性，需要對特定感測器型別和應用進行技術分析，以瞭解該領域的技術領先地位。
表25:美國量子感測專利申請數量最多的實體
B.技術成就
量子計算
目前，美國兩大領先的量子計算開發商是谷歌和IBM。他們開發了具有53-65個量子位元的系統(報告成文時，IBM還未釋出127位元量子晶片)，並發表了描述其分析和基準測試結果的論文。
表26:美國量子計算技術性能。截至2021年7月
量子通訊
量子通訊包括三類技術，量子密碼、量子隱形傳態和量子網際網路，三者都涉及量子糾纏。
下表顯示了幾個指標中糾纏光子產生的技術現狀以及演示國家。產生糾纏光子對有兩種主要方法：目前大多數工作系統使用一種成熟的過程，稱為自發參量下轉換。此外，一種將電場應用於砷化鎵量子點的方法似乎很有希望，但尚未實現可擴充套件性。德國在這兩類糾纏源方面都處於或接近全球前沿。
表27：糾纏光子產生的技術現狀
表28顯示了遠端量子網路的技術現狀。目前，所有量子網路原型都透過光纖電纜傳輸量子位元(以光子的形式)，儘管這不是物理要求。
量子感測表28:遠端量子網路的技術現狀
與量子計算或通訊相比，開發廣泛適用的衡量標準對於量子感測器來說也更具挑戰性，因為感測器的量子改進性質各異。
美國正在推進幾類重力儀的先進技術，並優先考慮這些型別感測器的可部署性。包括美國和中國在內的許多國家正在開發新型高靈敏度磁力計，例如氮-空位中心。
表29:重力儀的技術成就指標
C.正在尋求的技術方法的廣度
在量子計算領域，領先的美國公司已經演示了兩種能夠實現通用量子計算的量子位元技術的完全整合原型：超導transmon量子位元(谷歌、IBM和Rigetti)和俘獲離子量子位元(IonQ和霍尼韋爾)。其他公司正在研究其他量子位元技術(PsiQuantum的光子量子位元，ColdQuanta的中性原子量子位元，英特爾的量子點量子位元，微軟的拓撲量子位元)，但還沒有展示出具有清晰效能的整合原型。
在量子通訊領域，幾家美國公司(其中一些已經獲得了風險投資)試圖在商業上部署量子金鑰分發，但無法確定他們是否在製造自己的裝置，也沒有找到記錄在案的效能指標。目前沒有證據表明美國正在推進QKD的技術水平。但Qunnect公司在試圖部署基於糾纏分發的完全整合的“第二代”量子通訊技術。
在量子感測領域，報告確定了11家公司，正在開發六種應用領域的整合硬體系統：用於PNT的重力測量、射頻感測、磁力計、陀螺儀、紅外感測和原子鐘。
圖16:不同公司實現的實際和期望量子位元數
中國是量子技術第二先進的產業基地，僅次於美國；在多個國家應用的大多數指標中，美國和中國佔據了前兩位(按任意順序排列)。該報告也將大多數指標應用於中國QIB，並進行了比較案例研究。
一、中國QIS研究評估
A.總體研究活動
表30:2011-2020年中國QIS出版物總數
B.研究活動的增長
表31:2011-2019年中國出版物的複合年增長率
圖17:2011-2019年中國QIS出版物的年度增長
C.機構研究能力
表32:2011-2020年中國出版物研究單位數量
與美國一樣，該名單主要由大型研究型大學組成。排名前20位的論文發表機構中有16家是大學。中國科學院是中國的國家級政府研究機構，也是三個應用領域的全球頂級科研機構。
表33:2011-2020年中國前20大研究單位
與美國一樣，中國的研究產出非常不集中。在美國，麻省理工學院在所有三個應用領域佔據榜首，相比之下，中國有三個不同的研究單位在三個領域分別排名第一。中國科學院發表了中國量子計算領域4.7%的論文。北京郵電大學在量子通訊領域的出版名額中所佔份額最高(5%)。在量子感測方面，中國科學技術大學所佔份額最高(4.5%)。
該報告認為，中國的HHI近年來顯著增加，特別是在高影響力的研究方面，因為從2017年左右開始，中國一直將其QIS的大部分研究集中在中國科學技術大學實驗室。
表34:2011-2020年中國研究單位HHI
D.全球科學影響
表35:2011-2020年高被引的中國出版物
表36:2011-2020年中國擁有高被引研究的研究單位數量
E.與政府優先事項保持一致
與美國相比，中國出版物在美國國防部低優先順序子領域中的比例更高。在2010年至2020年期間，34.9%的中國量子通訊出版物要麼是QKD，要麼是量子密碼。在同一時期，41.4%的量子感測出版物以量子成像為主題，這是美國的兩倍多。
表37:2011年至2020年，關於美國國防部低優先順序主題的中國出版物的百分比
圖18:按應用領域和美國國防部低優先順序子域劃分的中文出版物總數
F.國內外研究合作程度
表38:2011-2020年中國合作國內機構的平均數量
在所有三個應用領域，中國研究單位的國際合作率都低於美國同行。而且在所有這三個應用領域中，美國都是中國最大的合作國家。
表39:2011-2020年與其他國家合著的中國出版物的百分比
二、中國政府支援評估
A.政府總體研發投資
表40:中國的QIS研發支出總額
B.政府QIS研發投資的增長
在2006-2015十年期間，投資大幅增長。自2015年以來報告的較低水平表明，近年來，這種增長可能已經趨於平穩，甚至出現逆轉。另一方面，合肥微尺度物質科學國家研究中心宣佈的鉅額資金(媒體報道為10億美元)表明，投資正在繼續快速增長。
C.政府QIS研發投資的穩定性
過去的兩個五年規劃特別提到了量子技術。十三五年規劃曾經提到量子通訊，而十四五規劃提到量子技術七次，並將其描述為與其他中國戰略重點(如人工智慧和先進半導體制造)同等重要。這些公開檔案表明，量子技術一直是中國領導層的一個持續戰略重點，其重要性似乎在增加。
D.投資來源的廣度
表41:2011-2020年中國QIS研究資金來源的數量
資金來源的總HHI為0.273，這大大高於美國(0.141)，表明中國QIS的資金比美國更集中。
表42:2011-2020年中國資金來源的HHI
中國的資助體系嚴重依賴於國家自然科學基金(NSFC)。該組織負責資助中國50%的量子計算出版物、50%的量子通訊出版物和49%的量子感測出版物。
表43:2011-2020年資助方資助的中國出版物數量
三、中國私營企業評估
A.QIB企業的數量和分佈
表44:中國從事量子技術研發的主要公司
圖19:按應用領域劃分的中國量子初創企業分佈
與美國的初創企業一樣，中國的初創企業往往規模較小，而且成立時間短。美國和中國公司之間的主要區別在於，中國公司公開的融資要少得多。該報告確定中國量子初創公司的融資總額僅為4400萬美元，而美國初創公司的融資總額為12.8億美元。
圖20:按員工數量劃分的中國量子初創企業分佈
圖21:按創立年份劃分的專注於量子技術的中國公司分佈
圖22:按公開融資金額劃分的專注於量子的中國公司分佈（圖中所示的QED-C公司應為中國公司）
與美國不同的是，中國最先進的技術來自學術實驗室而非私營公司。八家初創企業中有三家總部位於合肥，還有一家總部位於安徽省的另一個城市，這些企業都與中國科大息息相關。
B.公司在量子技術方面的專業化程度
與美國的情況一樣，中國的私營量子產業既有專門的初創公司，也有大型科技公司。在確定為量子技術主要參與者的13家公司中，有8家是專門的初創公司；其中五家是大型多元化科技公司。
四、中國技術指標評估
A.創新潛力
表45:到2019年中國在量子技術領域的專利情況
圖23：2000年至2019年中國累計量子技術專利申請
中國在量子計算和通訊領域的專利申請趨勢非常相似。在經歷了一段大致呈線性增長的時期之後，中國在這兩個應用領域的累計專利申請在2009年前後開始呈指數增長。而從2009年開始，量子感測領域出現了S曲線，從那一年的約40件專利增長到2019年的650多件。
B.技術成就
量子計算
表46:中國量子計算技術性能
量子通訊
表47:基於遠端糾纏的量子金鑰分發技術現狀
中國是唯一一個證明了兩個量子儲存器的遠端糾纏的國家，這是量子網路化的重要一步。
量子感測
中國似乎沒有推進重力測量技術的發展，其在磁力測量方面的研究似乎側重於樣品顯微鏡(例如，用於生物醫學成像)，而不是用於導航或遠端感測。
C.正在尋求的技術方法的廣度
在量子計算方面，中國聲稱展示了一個使用通用量子位元技術的整合原型，即超導transomon量子位元。它還展示了一個使用光子進行玻色取樣計算的整合原型，但這種架構不具備通用量子計算能力。
在量子通訊領域，中國已經部署了許多關鍵技術的原型：高質量糾纏光子對生成、光纖QKD、有糾纏/無糾纏QKD、衛星量子隱形傳態，以及兩個相距甚遠的量子儲存器的糾纏。該報告沒有發現任何接近實際部署的中國量子感測器原型，因此認為大多數中國在量子感測方面的研究似乎還停留在實驗室階段。
在量子通訊方面，該報告判斷中國在高質量糾纏生成方面與其他幾個國家(包括美國和歐洲尤其是德國)大致相當，是大規模部署QKD的世界領先者，也是唯一一個透過衛星展示了量子通訊的國家。此外，作為唯一一個長距離糾纏量子儲存器的國家，它是量子裝置網路的領導者——從長遠來看，這可能是量子通訊最有價值的應用。
在量子感測方面，該報告聲稱沒有發現中國處於領先地位的任何技術。
1.美國在量子資訊科學方面的總體科研產出廣泛、穩定，在每個應用領域都處於或接近全球前沿。
2.美國政府是開放QIS研究的主要資助者，並有望在2021財年向多個機構的QIS研發投入7.1億美元
3.美國量子技術的部署現在由私營部門推動。
4.美國在量子計算和感測方面的技術能力表現領先，但在量子通訊方面則不然。
5.與美國一樣，中國在量子技術的每個應用領域都有很高的研究產出。
6.中國關於量子技術的政府研發資金總額的報告相互矛盾。
7.與美國不同的是，中國的量子研發集中在政府資助的實驗室，這些實驗室已經展示了技術的快速進步。
8.中國在量子通訊技術能力方面領先。
9.量子技術的最終應用及其時間表仍高度不確定。
最後，該報告為政策制定者提出六條建議：
1.繼續在量子技術領域提供廣泛的政府研發支援，補充最活躍的私人投資領域。
2.監控並在可能的情況下幫助保護美國關鍵的量子技術計劃。
3.監控量子初創公司的財務狀況和所有權。
4.監控產業基礎關鍵要素的國際流動，如關鍵元件和材料、熟練工人和最終量子技術產品。
5.目前不要對量子計算機或量子通訊系統實施出口管制。
6.定期重新評估快速變化的量子產業基礎。
報告原文下載：https://www.rand.org/pubs/research_reports/RRA869-1.html
