中国量子技术专利数“倍杀”美国 多国加大量子革命战备

据日经亚洲报道，中美在高科技领域的竞争进入了一个新阶段，量子技术将成为在中长期影响经济竞争力的重要技术之一。

下一代计算机量子计算有望彻底改变工业材料和医药的发展，以及人工智能的使用，还将能够破解互联网的加密。发展量子计算还可能带来破解其他国家互联网通信密码的能力。

日经亚洲称，美国在各种技术方面一直是世界的领跑者，但在量子技术方面，中国正处于领先地位。与日本等盟国的合作，将是美国政府保持在这一领域竞争力的关键。

一、中国量子技术专利数“倍杀”美国

大数据预测分析和咨询服务公司 Valuenex 对量子技术相关专利的分析显示，整体来看，中国拥有 3000 多项量子技术相关专利，大约是美国的两倍。

在量子计算机硬件方面，美国的专利数量优势明显。以 140 项专利排名第一的 IBM、以 81 项专利排名第三的微软、以 65 项专利排名第四的谷歌、排名第五的英特尔均为美国企业。

在量子计算软件技术相关专利方面，美国也领先于其他国家，专利排行榜全三被美国企业包揽，日本 NTT 排名第四，中国哈工程排名第五。

但在量子通信和密码学方面，中国处于领先地位。在该领域与硬件相关的专利中，如光子交换设备，华为以 100 项专利排名第二，北京邮电大学以 84 项专利排名第四。

中国公司在量子通信和密码学领域也拥有许多软件技术专利。

二、中国将量子信息列为七大科技前沿领域

2013 年的 “斯诺登事件”引发了全球对量子通信和密码学的关注，当时前中央情报局雇员爱德华 · 斯诺登揭露了美国大规模监听活动收集情报的行为，量子技术被视为更具保密性的通信技术。

日本国立信息与通信技术研究所研究员佐佐木正英(Masahide Sasaki)认为，在西方留学的年轻中国研究人员回国后，为中国量子技术的突破性进步做出了贡献。

2016 年，中国成功发射了全球第一颗量子科学实验卫星 “墨子号”，在激烈的全球竞争中能取得这一突破，实属不易。

作为一颗科学实验卫星，“墨子号”主要有两个目的，一是为了实现超远距离星地之间的量子保密通信，二是对爱因斯坦所提出的 “量子力学非定域性”开展严格意义下的验证。

国际学术顶刊《自然》(Nature)对此评价道，在这场 “特殊的太空竞赛”中，中国 “迈出了一大步”。

据悉，“墨子号”发出以后，性能指标远超预期，原本计划两年内完成的科学试验任务，在两三个月内就能完成，现已满足预定科学目标。

新美国安全中心在 2018 年发布的一份报告中提到，“中国显然渴望领导…… 量子革命。”

中科院院士潘建伟所率领的科研团队是中国量子通信及计算研究的排头兵，其研究论文已多次登上《自然》、《科学》(Science)等学术顶刊。

2020 年 12 月，中国科学技术大学宣布该校潘建伟教授等人成功构建 76 个光子的量子计算原型机 “九章”，求解数学算法高斯玻色取样只需 200 秒，跑赢谷歌的 53-qubit 量子电脑原型机。

最新公布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》显示，中国计划以年均 7% 以上的速度增加全社会研发经费投入，并将新一代人工智能、量子信息、集成电路、脑科学与类脑研究、基因与生物技术、临床医学和健康、深空深地深海和极地探测列为攻关的七大科技前沿领域。

三、多国加大量子革命战备，日本愿与美国合作

近年来，量子信息技术的巨大前景，正吸引多国投入这一赛道的研发。

2016 年 4 月，欧盟宣布投入 10 亿欧元支持量子技术，作为其继石墨烯和脑科学之后的第三个旗舰型科研项目。同年 7 月，美国国家科技委员会提出《推进量子信息科学：国家的挑战与机遇》报告，建议加大对量子信息科学的投入。

据市场调研机构 Astamuse 分析，美国正在努力追赶，2018 年开始的与量子计算相关的研究投资是前一年的 3 倍，超过 2 亿美元。

美国政府的目标是开发 “量子互联网”，这是一种能够实现超安全通信的下一代互联网。

与此同时，2021 年 1 月，《自然》期刊上刊发了由中国科学技术大学教授潘建伟、陈宇翱等撰写的论文《跨越 4600 公里的天地一体化量子通信网络》。

利用量子保密通信 “京沪干线”和 “墨子号”量子科学实验卫星，中国已成功组建了一个长达 4600 公里的全球首个天地一体化量子通信网络，可以有效地将卫星与地球上的位置连接起来，已经能提供视频通话、音频通话、传真、文本传输和文件传输等多种服务。

《自然》杂志审稿人评价称，这是地球上最大、最先进的量子密钥分发网络，是量子通信 “巨大的工程性成就”。

显然，无论是欧盟还是美国，都不打算在量子计算领域甘居人后。

欧盟委员会在 3 月 9 日公布的《2030 数字指南针》报告展示了欧盟接下来十年的数字化转型发展目标，其中在量子计算方面，计划到 2025 年，欧洲将拥有第 1 台具有量子加速功能的计算机，为欧洲在 2030 年之前处于量子能力的前沿铺平道路。

更早几天，3 月 3 日，美国政府宣布的临时国家安全指导文件称：“美国必须重新投入资金，保持我们的科技优势，再次发挥领导作用，与我们的合作伙伴一道建立新的规则和做法。”该指导意见提到，量子计算和人工智能将对经济、军事、就业以及促进平等的努力产生广泛影响。

而在日经亚洲看来，日美合作可能是决定全球科技霸权斗争结果的关键。

日本的通讯和加密技术比美国更先进，东芝、NEC 和 NTT 持有其近 10% 的硬件专利。一名日本政府官员告诉《日经新闻》：“我们愿意迅速与美国政府合作。”

结语：全球竞逐量子技术制高点

从国家安全，到金融、电力等行业场景，再到个人，信息安全都无比重要，量子通信能提供一种更加安全的通信手段，有助于未来大幅提升信息安全水准。而拥有超快计算能力的量子计算机，有望解决传统计算机难以解决的计算难题。

无论从专利总数还是前沿研究来看，中国的量子通信及量子计算正处于国际领先地位。如今量子技术已成为各国未来五年攻关的关键技术方向，在这一竞争环境下，量子技术相关研发及创新或将进一步提速。

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