中美谁将在这领域竞争大战中胜出？

中美两国在量子科技领域内没有交集和交流，相互各自为战，当然也赖不上谁偷谁，谁山寨谁。在这个见不到炮火和硝烟的高科技之一的主战场上，中美两国正在暗自地发力使劲。尤其是一直称霸领先的美国政府，已经认识到举国体制和计划经济的优势了，也尝试着由政府出面进行组织管理和有限的投资。但实践的效果如何，是骡子是马拉出来遛一遛，接下去应该五年就可以初见分晓了。

美国财富杂志Fortune1月18日发表专题文章，题为美国＂量子的失败＂。量子科技研究开发和应用目前为止至少3个方面，一个是量子计算, 一个是量子通信, 另外一个是量子传感。尽管美国的谷歌、IBM、英特尔、微软等私营公司早已在量子计算机方面进行了领先的研究和投资，也已经在超级计算机和量产版小型计算机芯片两方面取得了很大突破和成功。但美国的科技研究机构, 尤其是美国大学的研究所在这方面的投资和投入太迟又太少，已经相对落后。媒体报导，这十几年来，中国政府已经投入了几百亿美元在这方面的研究中，根据哈佛大学艾利森的最新研究报告，中国在量子领域方面的支出是美国的四倍 (Allison's Report, 12-21-2021)。 中国在量子计算机方面正在追赶美国，一些领域已经平分秋色。而在量子通信和量子传感领域，中国已经取得了世界领先地位。

文章作者之一，迈尔斯-泰勒(Miles Taylor)曾是谷歌公司先进技术和安全战略的负责人，并曾在国土安全部担任参谋长。Daria Bahrami是R街研究所的网络安全和新兴威胁的项目经理。她曾为一些军事网络和人工智能（AI）战略咨询提供服务。两位作者的题目是有大喊狼来了的意图，但也现实的反映出美国、尤其是美国政府在这方面的投资太迟又太少的重大失误。文章具体的内容如下。

华盛顿一直在从危机到危机中徘徊。因此，在最有前途的新兴技术之一--量子计算--的重要发展没有得到太多的关注，这并不奇怪。中国在开发这一高度颠覆性技术的全球竞赛中处于领先地位。更重要的是，国会已经废除了一项法案，该法案是美国在这一新兴领域保持竞争力的最大希望。北京的进展让安全专家感到担忧，特别是那些认为我们正逐渐接近密码学 "末日 "的人，届时复杂的量子计算机可能被用来解密美国的数据，从电子邮件和财务记录到国家机密。

量子计算技术利用物理学的力量，以比今天最强大的超级计算机更高的速度进行计算，该技术正在迅速发展，并被预测有可能在本世纪末颠覆大量的行业--从医疗保健和金融到能源和运输。包括高盛和摩根大通在内的多家公司已经在研究该技术的实际和近期应用。虽然有必要进行更多的研究和开发，但现有的技术已经显示出有希望的结果。例如，早期的量子计算机已经解决了今天最快的超级计算机需要1万年才能在200秒内处理的问题。从长远来看，预计这些计算机将为人工智能提供超强动力，实现从完全自主的交通到高功能机器人的发展。首先实现这种科学里程碑的国家最有可能围绕如何使用该技术来塑造规范，这就是为什么中国在这一领域的进步如此令人担忧。

在过去的几个月里，一项鲜为人知的法案通过了国会，该法案将使美国在量子竞赛中获得重大优势。两党合作的《科技量子用户扩展法案》（QUEST），被藏在拜登政府庞大的经济和就业立法中，重点是加速美国的量子计算研究。但是，在政府的 "重建更好 "计划(BBB)的政治反击中，QUEST法案已经从法案中删除。QUEST法案本应在五年内为量子研究和开发提供3.4亿美元的资金。这些资金将帮助美国在量子竞赛中保持领先，使政府和私营企业一起加强量子计算研究，教育未来的量子劳动力，并加快核心技术的发展。如果没有这种必要的投资，美国有可能陷入 "量子寒冬"--在这个时期，对技术的投资枯竭，给对手中国提供了超越我们的发展, 并声称在这个领域占主导地位的绝佳机会。

为了避免这种潜在的灾难性局面，国会议员应敦促将该法案纳入参议院审议的任何经济方案，或将其纳入正在审议的拨款立法。量子计算的发展正在迅速发生，我们不能坐视不管。QUEST法案只是一个初始步骤。政府机构必须做得更多--现在--为一个不再那么遥远的量子时代做准备。这包括在政府最高层就该技术如何影响美国的防御和经济竞争力进行战略规划，以及利用现有的研究经费投资于近期的应用。落后将是一个量级的失败。现在，我们有一个清晰的视线，可以看到可能是一个可预防的 "斯普特尼克时刻"。中国政府正在大力投资于将塑造未来的技术，华盛顿也必须这样做，否则就太晚了。

量子信息科学(QIS)是一个30年前开创的领域, 量子信息科学中三个重要的子领域: 量子计算、量子通信和量子传感。 传统上由美国研究人员领导的这三个领域，中国正在迎头赶上，而且在某些情况下，已经超过了美国。

长期以来，科学界一直认为量子信息科学是科学和技术革命性进步的潜在催化剂，它涉及大型计算、更快的通信和精确测量。政府最近才认识到，曾经被认为是假想的国家安全威胁正在变成可能。事实上，如破解现有加密技术以窃取国家机密的能力，创造完全安全的通信线路，可以摆脱作战平台依赖天基的平台的可能。与之前的技术革命不同，中国的飞速崛起为其提供了资金和人力，使其有可能领导这一领域。

2014年, 美国和中国在量子相关专利的数量上并列第一，2015年，中国在量子方面的年度支出仅次于美国。但到了2018年--在中国启动旨在到2030年在量子信息系统方面取得突破的 "巨型项目 "两年后，中国超过了美国，中国申请的专利数量是美国的两倍，占所有量子专利的52%。

今天，中国在量子信息领域方面的支出是美国的四倍。由于这些进展，美中经济与安全审查委员会在2017年的一份报告中宣布，"中国已经缩小了与美国在量子信息科学方面的技术差距--这是一个美国长期主导的领域"。

美国长期以来一直是量子计算领域的领导者，这要归功于包括谷歌、IBM、英特尔、微软等私营公司的巨大的投资，他们帮助美国率先实现了该领域迄今为止最重要的里程碑，包括展示 "量子优势 "和推出允许客户使用量子计算机的云计算服务。 中国急于追赶美国，在2017年将量子计算提升为 "战略技术 "的地位，以便增加投资。中国还展示了将研发迅速转化为运营优势的能力。

2020年12月，在谷歌53比特的Sycamore超导量子计算机实现了量子优势后仅一年，中国就达到了量子优势。当月，由中国科学技术大学创造的光子量子计算机达到了比谷歌 "快100亿倍 "的量子优势。仅仅6个月后，潘建伟领导的一个团队再次以新的量子处理器成为头条新闻。该处理器取代了谷歌的Sycamore成为世界上最强大的超导量子计算机，解决了一个比Sycamore解决的问题高出100倍的问题，成为世界上最强大的量子计算机。在光子量子比特方面，中国领先于其他国家，因为光子量子比特有可能实现更快的运行，对其新兴的量子网络至关重要。

在光子量子比特方面，中国以检测到113个光子领先。然而，在量子量方面，即IBM发明的一种不仅评估量子比特的数量，而且评估其连通性和质量的指标，美国在这方面领先。在量子体积方面，美国领先，霍尼韦尔公司声称其量子体积为1024.6。

2013年，爱德华-斯诺登泄露了美国在中国的秘密信息收集能力，这促使中国政府加快了在量子通信领域的进展。因此，在2018年，中国在量子通信和密码学方面注册的专利是美国的四倍以上。自2014年以来，中国在出版物方面已经超过了美国和欧洲 (该领域的另一个领导者)。中国在量子通信方面的里程碑令人印象深刻。

2016年，中国发射了世界上第一颗支持量子通信的卫星--Micius。此后不久，中国科学家在卫星和相距超过745英里的地面站之间建立了破纪录的量子通信链路。而在今年1月，今年1月，中国宣布建立世界上第一个综合量子通信网络，总距离超过2800英里（比纽约到洛杉矶的距离还长）。一位专家预计，中国政府和军队的通信将在短短两到三年内变成黑色。这意味着美国将无法再进行监听。

这对军事能力尤其重要，量子传感在这方面有最直接的应用，包括使隐形技术失效的能力。根据美国国防分析研究所2019年的一份报告，在所有关于量子传感的出版物中，中国的量子传感技术是最直接的。根据国防分析研究所2019年的报告，在所有关于量子传感的出版物中，在每篇论文的平均引用率方面，在过去五年的出版物中，中国在每篇论文的引用率和总引用率方面排名第一。在2017年的一次国会听证会上，一位研究中美量子信息科学竞争的著名专家简明扼要地总结了美国的相对衰退。"美国曾经是领头羊......但由于缺乏资金、结构和体制问题以及缺乏政府协调，减少了必要的支持水平和一致性。与其他先进技术一样，由于美国并没有垄断量子技术，它必须与像日本这样的战略盟友和合作伙伴合作，他们在量子通信和加密方面拥有更先进的量子技术。

Reference:
Fortune Article Link:
https://www.yahoo.com/finance/news/quantum-failure-122000674.html

US House QUEST bill Link:
https://www.congress.gov/bill/116th-congress/house-bill/8303/text

Allison's Great Tech Rivalry China
https://www.belfercenter.org/sites/default/files/GreatTechRivalry_ChinavsUS_211207.pdf