美国《量子信息科学国家战略概述》

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当地时间9月24日，美国白宫科技政策办公室（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》（下称《概述》）。同一天，美国能源部宣布投资2.18亿美元，用于奖励在量子信息科学这一重要新兴领域的研究。

白宫方面认为，量子信息科技（QIS）将引领下一场技术革命，给美国国家安全、经济发展、基础科研等带来重大变革。

“概述”主要内容

“概述”中提到，目前美国在量子信息科学研究领域全球领先，且在该领域的投入主要分为7大类，即量子传感、量子计算、量子网络、量子器件和理论进步带来的科学进步、支持技术、未来应用和风险控制，其中前4类属于基础科学研究，后3类属于技术开发。

“概述”系统性地总结了量子信息科学带来的挑战、机遇，以及为维持和扩大美国在QIS领域的领导地位应做出的努力。

美国将在国家科学技术委员会（NSTC）量子信息科学小组委员会（SCQIS）的协调下，通过唯一名称组织，为量子信息研发创建一种可见的、系统的、全国的方法。

这份国家战略内容包括：

• 专注于科学优先的方法，旨在识别和解决重大挑战：

• 这些挑战的解决能够带来科学与工业的变革性进展；

• 建立多元化的专业量子从业人员，以满足不断增长的人才需求；

• 鼓励行业参与，为公私合作提供适当的机制；

• 提供实现科技机遇所需的关键基础设施和相关支持；

• 推动经济增长；

• 维护国家安全；

• 继续并发展国际合作与交流。

未来将带来的机遇和挑战

下一步的关键是制定机构级的计划，以解决下一节所确定的方法和政策机会，并将其纳入总体战略计划。这将在十年内创造新的机遇，可能包括：

• 实现特定计算应用的量子处理器；

• 用于生物技术和国防的量子传感器；
  

• 用于军事和商业的下一代定位、导航和授时系统；

• 通过量子信息理论理解材料、化学甚至引力；

• 用于机器学习及优化的新算法；

• 变革性的网络安全系统，包括量子抗性密码学。

关键政策机遇

1、选择科学优先的量子信息科技（QIS）方法

• 加强联邦政府资助的核心研究计划，并在适当情况下通过分布式小额赠款、建立研究中心和联盟等方法，支持长期QIS研究；

• 促进跨学科研究人员间的对话与交流，并且达成更广泛的科学界合作，以突显和分享相关科学进展，发展和协调量子研究团体；

• 建立并启用正式的协调机构，如国家科学技术委员会量子信息科学小组委员会（SCQIS）；

• 专注于重大挑战，将其作为推动QIS科学技术进步的机制，并且鼓励联邦机构对基础与应用挑战进行确定、优先考虑和投资协调。

2、培养面向未来的专业量子从业人员

• 鼓励产业界与学术界合作培养符合未来需求的人才，通过多种途径普及量子信息科学知识，并在中小学阶段开始提供相关教育。

3、深化参与量子产业；

4、相关支持政策还包括为研发提供关键基础设施；

5、维护国家安全，保持经济增长；

6、推进国际合作。

总结

首先，改善和促进政府内部以及公私营机构间的合作，将创造一个强大的美国国内的生态系统，并在当前国际环境中提供全球领导力。

第二，美国工业界、学术界和政府部门的发展需要维持和扩大一个广泛的专业量子从业人员团队，以制定 QIS 研发事业中的关键要素。

第三，未来 QIS 的进展要求学科间存在强大的跨界联系，如从物理学、计算机科学到工程学。

第四，QIS 研发对美国整体经济和国家安全的影响仍然存在很大的不确定性。 

为了在这一关键技术中保持和扩大美国在上述挑战中的领导地位，美国必须提高前沿研究和开发的能力，扩大 QIS 人力资源，并在政府、学术界和私营部门间进行无缝协调。