兰德《量子技术应用时间表》：距离军用还有时间，中美竞争未分伯仲

2021年10月28日兰德公司发布研究报告《量子技术的商业和军事应用及时间表》（Commercial and Military Applications and Timelines for Quantum Technology）。报告概述了量子技术的现状及其潜在的商业和军事应用，以及对国家安全的的重大影响，并列出量子技术应用的时间表。

时间表

影响最大的量子技术还需要很多年

量子技术的应用主要取决于“量子纠缠”的程度。

量子纠缠：是指多个微观粒子以一种协调的方式共同工作，从而使它们各自的能力结合在一起，但是大规模的量子纠缠极具挑战性，因为纠缠是非常脆弱的，保持纠缠需要粒子与周围环境保持非常好的隔离。

大多数量子传感应用只需要很少的可控量子纠缠，因此在未来几年内，量子传感可能会在商业或军事上有所运用。

量子通信是一种中间情况，因为有一些协议使用量子纠缠，有些则不使用，不基于纠缠的量子通信技术已经少量应用在商业领域，但是基于纠缠的量子通信还需要几年时间，距离最有用的军事和商业应用，还需要发展很多年。

量子计算是最具技术挑战性的，因为它需要高度的量子纠缠，未来几年量子计算机技术可能会有合适的应用领域，但想要把它应用于所有目前已知的领域，可能至少需要十年时间。

表：量子技术的商业、军用时间表

还是未知数

美国、中国、欧盟、英国和加拿大都有具体的国家举措来鼓励量子相关的研究。

3.1 美国是量子计算的世界领先者

美国的《国家量子计划法案》（National Quantum initiative Act）是最近的一项法案，已于2018年12月签署成为法律。直到21世纪10年代早期，几乎所有的量子研发投资都是由政府资助的。2012年左右，私人部门投资开始大幅增长，并在2016年左右加速。2015年，美国政府对量子技术研究的总投资最多，高达4亿美元。

在量子计算方面，美国显然是世界领先者。谷歌、IBM和一家名为IonQ的初创公司制造了最大的量子计算机（具有50个或更多高质量量子比特）。

表：2015年各国政府对量子技术研究的总投资

图：2012年至2018年全球量子研发私营企业的投资总额

量子计算机的近期影响有时其实是被夸大了；现有的量子计算机在与密码学相结合之前，需要将其规模扩大100万倍。短期内，量子计算机还没有任何可靠的应用，但科学研究的模拟看起来很有前景，可能会产生重大的经济影响。

量子传感器更接近于商业部署，可以在远距离成像、计时和感应电场、磁场和引力场方面提供重大改进，同时具有商业和军事应用。QKD理论上可以提高通信的安全性，防止窃听，但许多美国和英国专家也仍在怀疑其在实践中是否有用。

在未来，更复杂形式的量子通信技术可用于将量子计算机和传感器联网，但这些网络仍处于非常早期的发展阶段。紧随其后的是美国、加拿大、英国和欧盟，是量子传感和计算领域的世界领先者。中国将重点研究量子通信上，并被广泛认为是该领域的世界领先者，因为中国是唯一发射了QKD卫星并为QKD铺设了世界上最大的光纤网络的国家。

美国和中国在量子技术总体上都没有明显的领先地位；美中经济与安全审查委员会将量子信息科学描述为两国之间“密切竞争”的领域，当前还未分出伯仲。