2018年12月,美国发布《国家量子倡议法案》,以立法形式全面推进本国量子科技攻关和产业培育。经过六年高速发展,美国量子科研水平和产业规模均位于全球首位,并初步形成波士顿—华盛顿、芝加哥、丹佛和洛杉矶—圣巴巴拉等四个各具特色的量子科创高地。与美相比,我国区域量子科技产业发展存在功能定位和发展路径不明确、低水平重复建设和内卷化竞争加剧等问题。美国在量子科创高地方面的建设经验对我国区域发展量子产业、培育新质生产力有较大借鉴价值。
一、美国量子科创中心的发展路径
(一)波士顿—华盛顿地区发挥高端人才密集、研究基础雄厚优势,吸引集聚全球创新资源,打造美国东海岸量子科创高地。
一是,波士顿—华盛顿地区拥有一批量子领域全球顶尖高校,基础研究成果“积累多、产出快、水平高”,并以此孵化出一批掌握“独门绝技”的初创企业和独角兽企业。例如马里兰大学孵化已上市的量子企业IonQ,哈佛大学和麻省理工学院诺奖团队孵化知名原子量子计算企业QuEra。二是,该地区积极打造美国量子科技和产业的“创新窗口”,吸引汇聚全球量子科创资源。例如ALICE&BOB、Qubit Pharmaceuticals等欧洲知名量子企业均在波士顿设立第二总部,大量量子企业在该区域设立技术研发中心或办事处,由欧盟支持的专注于量子领域的风投企业Quantonation在波士顿和巴黎分别设立了总部。
(二)芝加哥地区以国家实验室等高能级科研平台为载体,推动重大工程建设和典型场景应用示范,为铁锈带城市经济结构转型注入新动能。
一是,芝加哥地区依托区域内国家实验室专业特长和大科学装置,承接国家重大任务落地。《国家量子倡议法案》提出,依托国家实验室建设五个“量子信息科学中心”,芝加哥地区的阿贡、费米和橡树岭国家实验室承担其中的三个建设任务。二是,积极在金融、医药、交通等当地较发达产业中开展量子科技应用示范,不但加速量子技术迭代升级,更为地方经济结构转型提供新方向、注入新动能。例如芝加哥城区率先建设量子通信城域网和连接费米和橡树岭两个国家实验室的长距离量子通信干线;量子企业PsiQuantum投资200亿美元在位于芝加哥的美国钢铁公司原厂址上建造可商用的大型量子计算装置。
(三)丹佛地区依托传统制造业优势大力布局量子产业链上游,积极培养新型劳动力,在美中部地区探索未来产业培育新路径。
丹佛地区积极把握量子科技快速发展机遇期,一是,锚定量子科技和传统制造业结合最紧密的产业链上游,培育了稀释制冷机制造公司Maybell Quantum、精密激光公司Vescent Photonics、Stable Laser Systems和KM Labs等多家量子仪器设备制造商,聚焦关键产品定制化、小批量生产制造,逐步占据量子产业上游供应链;二是,科罗拉多州聚焦量子产业发展的劳动力缺口,组建由科罗拉多州、新墨西哥州和怀俄明州等地区内120个单位组成的“Elevate Quantum”联盟,营造包容、团结和富有活力的量子创新生态,培养满足量子产业发展需要的“未来工人”。
(四)洛杉矶—圣巴巴拉地区以科技领军企业为核心,打造全球量子科技创新策源地,引领全球量子产业发展方向。
洛杉矶—圣巴巴拉地区在量子时代延续硅谷发展模式,一是,以科技领军企业为核心,以经典计算机与互联网产业为基础,加速量子信息与经典信息在技术和产业上融合发展,例如谷歌、微软、英伟达等企业深度布局量子技术,并持续引领全球量子计算产业发展方向;二是,发挥社会资本充足优势,以科技金融为量子企业发展保驾护航,培育了Rigetti Computing、SandboxAQ、PsiQuantum、Atom Computing等行业领军企业。目前该地区是全球量子领域上市企业和独角兽企业聚集地,其占比在美国超过50%。
二、美国建设量子科创高地的经验
(一)加强顶层设计,通过重大任务引导各地因地制宜发展量子科技和产业。
美国政府在《国家量子倡议法案》中明确提出,要结合国家实验室和高校等主体现有基础,差异化部署重大任务,由国家科学基金会和能源部分别指导高校与国家实验室,建设职能定位各异、研究方向互补的量子科创平台,引领各地方形成特色发展路径。例如在由高校建设的5个量子飞跃挑战研究所中,位于波士顿—华盛顿地区的马里兰大学负责建设“鲁棒量子模拟研究所”,重点研究量子模拟技术;位于丹佛地区的科罗拉多大学负责建设“纠缠科学与工程量子系统研究所”,重点研究量子传感技术;位于芝加哥地区的伊利诺伊大学负责建设“混合量子架构和网络研究所”,重点研究量子互联网技术;位于洛杉矶—圣巴巴拉地区的加州大学负责建设“量子计算挑战研究所”,重点研究量子计算技术。
(二)强化央地联动、形成政策合力,确保一张蓝图绘到底。
美国各地方准确把握联邦战略意图,出台配套政策助力国家顶层谋划落地实施。美国商务部经济发展管理局(EDA)拨款4050万美元支持丹佛地区发展量子科技上游产业,科罗拉多州政府配套提供7400万美元州税收抵免支持当地制造业转型升级。EDA在芝加哥地区设立价值50万美元的“联盟加速奖”支持量子技术应用示范,伊利诺伊州政府则广泛发动社区学院、潜在用户企业等机构开展研讨,深挖量子科技应用场景,前瞻培育用户群体,营造富有活力的量子产业生态。美国各级政府出台一揽子差异化定位的政策工具包,为各区域建设特色鲜明的量子科创高地创造必要条件。
(三)推动产学研深度融合,为加速建设量子科创高地提供坚实保障。
一是,美国联邦政府根据《芯片与科学法案》,在伊利诺伊州、科罗拉多州等地设立量子技术创新中心,组织各地优势力量组建创新联合体,共同承担国家重点任务。二是,美国能源部在建设量子信息科学中心过程中,同步建立一批符合地方发展定位的“量子铸造厂”。量子铸造厂可产出高质量、定制化的仪器设备,为量子成果转移转化提供工程技术支撑和孵化条件保障。三是,各州政府、行业协会等积极组建链接广泛的联盟组织。例如芝加哥地区组织跨地区、跨国界的创新联盟,其涵盖11所研究型大学(5所为国外大学)、2个国家实验室和32家企业。各类型产学研合作联盟成为各地推动量子科技创新和产业创新融合发展的桥梁。
三、我国区域量子科创高地建设存在的问题和建议
与美相比,我国区域量子科技和产业发展还存在一定问题。一是,各地战略研究和系统谋划不足,发展定位不明确。当前各省市对于量子发展态势认识不全面,对本地优势科创资源和已有产业基础与量子科技发展需求之间的关系缺少合理研判。各地盲目追求“大而全”,反而造成低水平重复。二是,各地创新资源开放共享水平偏低,跨区域协同合作严重不足。时常出现“挖墙脚”“抢资源”等恶劣竞争行为,导致各地出于自我保护,有意阻碍创新资源的合理流动和优势力量的良性合作,严重影响我国量子科创效能。三是美西方国家持续打压导致创新资源要素供给不足,区域发展难度不断增大。量子科技是中美博弈焦点,美国联合其盟友通过“精准打击”“长臂管辖”“小院高墙”“投资限制”等一系列手段,意图对我国量子科技和产业实施毁灭性打击,各地在人才、技术、资金、基础原材料和仪器设备等方面的持续增长需求难以得到满足。
(一)通过实施国家重大任务和重大工程,体现国家意志,统筹区域量子科技和产业健康有序发展。
以重点任务、重大工程为抓手统筹区域量子科技和产业发展,做强做优国家量子整体实力。按照国家量子科技和产业的总体布局,强化央地协同,根据地方优势和基础推动量子领域重大科技项目和“两重”项目落地实施。加快建设量子领域国家技术创新中心,广泛链接高校、科研院所及企业,开展跨区域、跨学科产学研协同创新和开放合作,为量子产业发展提供源头技术供给,为孵化、培育量子科技企业提供充足保障。
(二)建立量子科技创新服务体系,加强区域间资源要素开放共享,营造良好创新生态。
设立国家量子成果转化专项基金,实现量子科技、产业同资本的深度融合。选择一批基础扎实、产业化条件好的创新区域或优势企业作为投入对象,引导各级政府及社会资本加大投入。统筹国家重大科技基础设施建设,完善平台资源开放共享机制。建设国家量子科技人才专家和仪器设备数据库,推动库内资源信息共享共用。促进地方政府加强政策集成创新,持续改善区域营商环境,完善创新链条,为科技企业、初创公司、投资者及创业孵化器营造优良的生态环境。
(三)坚持自立自强和对外开放并重,积极应对美西方国家打压遏制。
实施国家量子科技仪器专项,加快实现量子领域核心材料、关键器件和高端仪器设备自主可控,构建体系完备的量子产业供应链。推动央地政府形成政策合力,采用项目定向支持、研发补贴、税收减免等方式,为受美打压制裁主体提供定制化帮扶支持。支持各地围绕打造量子科创高地,建设国际量子人才聚集区,与区域各类科创主体开展常态化人才需求对接,建立国际各类型高层次人才“引、留、用、融”机制。深入实施“一带一路”科技创新行动计划,围绕共同关注的量子科技领域,共建“一带一路”联合实验室,共同推动量子科技示范应用。
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转自丨中国科学技术发展战略研究院
作者丨彭思凡
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