美智库视角下的中美量子技术工业基础和军事部署比较

美国政府已经制定了一个关于量子科学的国家战略，以及更详细的关于特定子领域的报告。中国政府尚未制定这样的战略，其将量子技术整合进军事系统中的总体优先事项、计划和时间表比美国政府的要模糊。然而，我们可以从中国的公开科学活动中得出一些初步结论。

量子科学是一项双重用途技术，它既有军事应用，也有民用商业应用。它通常被划分为三个子领域，每个领域都有潜在的军事应用：

★量子传感可以改善定位、导航和授时（PNT）能力，以及在具有挑战性的环境中（例如，GPS拒止环境）的稳健通信，以及长距离传感能力。

★量子计算可以改善军事后勤、建模和仿真、科学研究和密码破解能力。

★量子通信可以提高通信安全，防止敌方截获。

兰德公司总结评估中国量子创新生态系统认为，中国研究人员在许多量子技术领域都是快速追随者，但很少真正处于创新的最前沿。唯一例外的是量子通信，中国研究人员在这一子领域是世界领导者。但在该子领域，中国与美国的研发优先事项存在显著差异，因此两国并不一定在相同的应用上进行直接的技术竞争。

1. 量子传感

中国科学家在量子传感方面的高影响力研究发表略少于美国科学家，而且中国顶尖的量子科学家承认，在这一领域中美之间存在“差距”。中国公开的量子传感研究主要集中在远程成像技术，如量子雷达。然而，美国军方公开认为量子雷达是不切实际的，这表明两国在优先级上可能存在差异。

2. 量子计算

在量子计算的众多不同技术路径中，美国几乎在所有这些路径上都处于领先地位，但在超导量子比特方法中，中国紧随其后。因此，美国领先的地位是有争议的。

3. 量子通信

在量子通信领域，中国是世界领导者，无论是从高引用科学出版物还是部署系统的角度来衡量。中国的量子通信研发关注于量子密钥分发（QKD）的应用，这可能提高通信安全，防止敌方截获。中国科学家已建成世界上最大的QKD网络，即京沪干线，从北京延伸到上海，长达2000公里。中国还发射了唯一两颗已知能够从太空进行QKD的卫星，最近已用它们与俄罗斯建立了安全通信链路。然而，美国国家安全局公开评估，QKD不适合保护美国的国家安全系统，这表明两国在优先事项上又一次存在差异。

总体而言，量子技术领域仍然非常初级。目前已知的被国家军队公开部署的唯一量子技术是原子钟，这是全球定位系统（以及许多其他应用）的基础。专家普遍的共识是，量子传感是离实用部署最近的技术；2019年，国防科学委员会估计，其操作实用性可能在2024-2029年左右到来。相比之下，量子计算的最高影响应用，如解密，不太可能在2030年之前到来。因此，讨论哪个国家目前“领先”本身就具有挑战性，因为可以合理地辩称所有参与者目前都处于“零比零平手”。

关于中国计划将量子技术运用于军事的公开信息非常少。没有公开信息显示中国人民解放军（PLA）是否正在使用国家QKD网络。中国公开追求的量子技术军事应用之一是量子雷达，但美国国防部认为该应用在根本上是不科学的。

美国军方最近开始在作战环境中公开测试量子传感器。美国及其盟国海军在2022年环太平洋（RIMPAC）海军演习期间测试了量子重力仪和惯性导航系统。目前尚不知中国是否进行了任何类似的公开作战测试，也不知道有任何公开的中国研究展示了用于PNT的尖端量子传感器。

美国和中国研究人员正在研究量子技术的不同应用。这使得评估哪个国家更接近军事部署变得具有挑战性，因为他们似乎在量子传感和通信领域追求不同的研发策略。如果从美国国防部的立场来看，即QKD和量子雷达不太可能提供重大的军事操作优势，那么美国在所有可能提供作战优势的量子技术方面领先于中国——尽管领先的幅度并不总是很大。但是，如果从中国立场来看，可能有不同的评估。

与美国一样，中国有100多所大学和国家实验室在量子科学的所有领域发表了大量公开研究。中国的军事附属大学并不处于中国公开研究的量子科学前沿。国防科技大学是中国在这一领域研究发表量排名前20的机构之一。但无论是军事科学院、国防大学，还是战略支援部队的航天工程大学或信息工程大学，或者是“国防七子”大学都不是领先机构。尽管许多中国大学在量子科学领域活跃，但最重要的研究机构是中国科学技术大学附属的合肥微尺度物质科学国家实验室。该设施的预算据报道达到数十亿美元，并已成为中国在该领域大多数主要公开突破的来源。

在美国，私营行业是大多数量子技术部署的前沿，但私营行业在中国工业基础中的重要性似乎要小得多。兰德公司的研究识别出一小部分中国私营公司在量子技术方面进行重要的公开研发，而它们宣布的总资本融资仅是美国总额的一小部分。不过，有一些中国公司值得注意，如QuantumCTek和Origin Quantum Computing。这些公司大多位于合肥，这表明它们与那里的国家实验室有着强烈的研究合作。总的来说，中国在量子技术研究方面的努力比美国更集中，包括机构和地理位置。

大型中国科技公司，如阿里巴巴、百度、华为、腾讯和中兴通讯，也投资于量子技术研发，但它们似乎最近已经从该领域撤回。例如，阿里巴巴和百度自2023年11月以来都已关闭了它们的量子计算研究实验室。

全球量子科学研发生态系统高度互联。像其他领先国家的科学家一样，中国科学家也广泛与外国研究人员合作。尚不清楚中国与外国研究机构之间存在任何正式的、机构级别的量子科学研究合作伙伴关系。大多数科学合作是在个别研究人员之间自然发生的。应用量子科学是一项相对初级的技术，因此大部分技术进展都是公开发布的，所有国家都研究彼此的进展。例如，迄今为止中国最大的突破之一是在2021年发布了一款超导量子计算机，这款计算机与谷歌在2019年公开展示的量子计算机采用了非常相似的设计。

量子技术的供应链特别重要，但关于中国供应链的公开信息非常少。一些关键硬件组件，如稀释制冷机和相关频率的高质量激光器，主要或完全由欧洲或日本公司制造，其中一些公司相当小。美国没有一个自给自足的供应链，中国可能也没有。由于量子系统与标准电子产品有非常不同的性能要求，尖端的“传统”半导体微处理器，似乎对量子供应链不是关键。

金融投资也是重要国际联系来源。在美国及其盟国之间的量子技术公司之间存在显著的国际金融投资，但尚不清楚美国和中国之间在量子技术上有任何金融投资。最接近的一次联系是，红杉资本中国曾经投资于一家澳大利亚量子技术公司。然而，红杉资本对投资量子技术公司实施了筛选政策，然后完全剥离了其中国分支。因此，这次联系似乎已经被切断。

2023年，拜登政府发布了一项行政令，限制美国对中国量子技术公司的出境金融投资。鉴于目前美国金融系统与中国量子生态系统之间几乎没有联系，以及私营公司在中国量子工业基础中通常扮演相对较小的角色，这项行政令对中国的研发努力在短期或中期内的影响将非常有限。从长远来看，如果中国量子商业领域发展壮大，成为中国量子工业基础的重要组成部分，这项命令可能会阻止美国投资者进入中国量子商业领域。

兰德公司系列研究认为美国有幸在几乎在所有最重要的量子技术子领域都处于前沿。此外，美国拥有中国所没有的巨大优势：与该领域许多其他领先国家的紧密联盟网络。例如，美国已与九个不同的盟国签署了量子科学研发合作的双边联合声明。此外，量子技术的最重要应用可能至少还需要五到十年的时间，因此从长远来看保持美国的优势至关重要。

在量子技术的全部潜力得以释放之前，仍需取得重大科学进展。如果美国国会确定这项技术应该是一个战略优先事项，那么实现该目标的最重要步骤将是继续投资于该领域的科学研究。另一个重要步骤是加强美国在这一领域的技能劳动力，包括国内和外国人才管道，同时确保适当的知识产权保护措施到位。

美国商业量子产业的财务稳定性并不是有保障的，尚未有美国量子技术公司报告任何显著的收入或清晰的商业应用。对量子技术实施广泛的出口管制可能会减缓科学进展并扼杀一个新兴的商业行业。针对特定中国（或其他）“受关注”组织的针对性出口管制风险较低。国会应该仔细考虑任何提议的对量子技术的广泛出口管制对美国商业行业的影响，除非这些出口管制直接与具体的军事能力相关。

美国政府应该考虑了解和监测新兴量子技术生态系统的其他三个重要方面是：

★小型、专业化量子技术公司的财务健康状况；

★美国与竞争国家之间（包括通过中间盟国）的技能人才和知识产权流动；

★关键组件和材料的供应链。

目前尚未看到对这些主题采取立即行动的明确需求，但这三个方面都代表了对新兴量子生态系统长期稳定性的潜在风险。