2016年11月3日，英国政府科学办公室（GO-Science）发布《量子时代：技术机遇》评述报告[1]，讨论了英国如何才能从量子技术的研究、开发和商业化活动中获得最佳收益。报告指出，英国量子技术的未来发展将主要集中在5个方向的应用及其商业化，包括授时、量子成像、量子传感与测量、量子计算与量子模拟，以及量子通信。此外，在评述英国量子技术发展具有的优势时，报告引用的数据显示出中国对量子技术的投入位居世界第三，科学技术产出位居世界第二。

1、中国量子科学技术产出位居世界第二

报告指出，目前有21个国家和地区对量子技术进行积极的投资，其中，欧盟的年度投入最高，为5.5亿欧元（这一预算是将所有欧盟国家预算累加而得到），随后是美国，年度投入为3.6亿欧元，中国位居第三，年度投入为2.2亿欧元。

报告对主要国家量子科学技术的投入、论文和专利情况进行了排名比较，以揭示英国拥有强大的学术和研究基础，以及大量世界级的公司，从而能将早期原型的量子技术商业化。在这一排名中（表1），中国的投入位列第二，论文产出位列第一，专利申请位列第二，总排名世界第二。

表1  世界主要国家对量子技术的投入和产出排名

2、英国量子技术未来的发展聚焦于5个方向

报告指出，英国量子技术的优势领域包括授时、量子成像、量子传感与测量、量子计算与量子模拟，以及量子通信等5个方向。此外，量子技术相关的业务和服务，将影响众多行业，如医疗保健、国防、航天航空、运输、土木工程、电信、金融和信息技术。

（1）授时。量子钟将比原子钟精确几个数量级，在金融、运输、电信和能源等行业有广泛的应用前景；可作为防止全球导航卫星系统（GNSS）无效或丢失的授时备份；可更好地确保金融市场中交易的时间戳和可追溯性，从而有助于防止金融诈骗。因此，报告建议英国应审查依赖于GNSS授时信号的关键性服务，通过量子技术减轻其使用风险；应建立基于量子技术的GNSS计时基础设施和标准，并适时支持英国标准成为国际统一标准；应建设全光纤网络和技术演示实验平台，以将量子技术示范项目推广到全英国。

（2）量子成像。基于量子技术的照相机可以获得完整的3D图像，甚至可以识别不在视野范围内的正在接近的物体，因此量子成像可用于无人驾驶汽车、医疗保健、国防、安全、运输和制造等领域。到2020年，诊断成像的全球市场将达334亿美元，3D成像的市场为166亿美元，热成像的市场为112亿美元。

（3）量子传感与测量。量子传感器比现有的技术具有更高的灵敏度、精度和速度，特别是对重力和磁场的感应，因此可用于检测地下特征，探索自然资源，识别沉陷和滑坡等危险，筛查痴呆症等疾病，早期检测癌症和心脏病等。报告建议政府和行业监管不应该对量子技术的使用、部署和商业化造成障碍，试验平台的建设和路线图的制定应被视为政府制定的规划的一部分。

（4）量子计算与量子模拟。量子计算机能解决常规计算机无法解决的问题：大数因式分解和海量非结构化数据的搜索。大数因式分解对金融、国防等领域有重大的安全应用，非结构化数据的搜索则为数据分析和基础科学带来新的机遇。量子计算机还能模拟高度复杂的物理系统，如新材料、化学相互作用和药物的影响等。此外，开发量子算法解决新挑战也很重要。报告建议英国国家量子技术计划应与图灵研究所、Heilbron数学研究所及更广泛的学术界合作来确定一系列可为政府带来重要收益的挑战，包括与机器学习、人工智能、药物研究和新材料研究等领域相关的算法研究。

（5）量子通信。量子通信将为传输敏感数据提供非常高的安全性，还可用于在大规模量子计算机中传输信息。量子密钥分配（QKD）和后量子密码学（PQC）是取代现有密码系统的有潜力的技术。报告建议应资助英国量子通信和密码学的研究组之间的协同工作，致力于QKD和PQC的技术研发，以及对数字签名等技术的推广应用；应使用现实环境中的真实数据和量子通信中心的设施支持QKD的试点试验；英国国家物理实验室、国家网络安全中心和学术界应形成合作伙伴关系，进行一致性测试和颁发认可证书。                       （黄龙光 李宏）