美国家量子计划咨询委员会发布:《更新国家量子计划：维持美国在量子信息科学领域的领导地位建议》

为加速美国在量子信息科学与技术（QIST）方面的进展，2018年12月美国国会颁布了耗资12亿美元的《国家量子计划（NQI）法案》（以下简称《NQI法案》），该计划为期10年，并授权五年的科学活动资助经费。

鉴于该计划迄今取得的成功以及量子信息科学与技术研发的巨大潜力，美国国家量子计划咨询委员会发布报告为美国政府提供了详实的建议，以更新《NQI法案》，支持美国量子信息科学与技术的研究活动、巩固相关行业的伙伴关系、投资量子信息科学与技术的基础设施、促进国际合作、加强供应链、在留住海外人才的同时培养美国量子信息科学与技术国内人才。

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评估结果

1. 这五年中，美国国家量子计划提高了量子信息科学与技术领域的研发能力。

美国国家量子计划促进了所有部门之间的、跨学科的、多机构的合作。这些合作中催生出了重要的科学新发现，包括扩展量子系统所需的新技术。

美国国家量子计划还进一步协调了跨部门和跨机构的量子信息科学与技术研发活动，并提高了量子信息科学与技术研发及其可能带来的社会效益的认识。自美国国家量子计划实施以来，不仅联邦政府加强了对量子信息科学与技术研发的资助，私营部门和高校的投资也有所增加，为相关研发提供资金将有助于建设量子信息科学与技术的人才队伍。

此外，其他国家和地区也陆续宣布了类似的量子信息科学与技术研发战略，并投入了大量资金。在未来5年及以后的时间里，继续增加国家量子计划的资金资助对保证美国在量子信息科技领域的领导地位十分必要。

2. 量子信息科学与技术的发展对美国经济和国家安全至关重要。

新兴技术的进步可以促进和发展一个国家的经济实力与国家安全。下一代量子信息科学（QIS）技术将应用于跨越量子传感、量子计算和量子网络频谱。先进的量子传感器很可能是首批商业化的量子信息技术，它可以帮助改善精确导航和计时、环境和气候传感以及生物医学传感。从长远来看，大规模使用量子计算机可以解决传统计算机难以解决的商业问题。量子网络可以实现跨多个量子处理器的大规模或分布式量子计算。

3. 美国必须解决科学、工程和系统集成领域的关键挑战，以此充分实现量子信息科学与技术的经济和社会效益。

在五年中，量子信息科学与技术取得了实质性的科学进展，在学术界、工业界、联邦政府和国家实验室之间建立起了跨学科的量子信息科学研究中心。但由于该领域还处于发展初期，目前来看，还很难实现从研发到商业化部署的过渡。与其他量子技术相比，量子传感技术目前的技术准备水平最高，将产生最直接的影响。

从历史上看，工业对新兴技术的市场化有至关重要的作用。美国国家量子计划咨询委员会认为，如果工业领域不能充分参与国家量子计划，美国相对于其竞争对手可能会处于不利地位。通过发展强大而健康的工业，美国将继续处于有利地位，引领量子技术和工程进步。

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总体建议

鉴于该计划迄今取得的成功以及未来的潜力，美国国家量子计划咨询委员会提出以下建议以促进国家量子计划的下一步实施：

1. 为了确保美国在量子信息科学与技术中的领导地位，应重新授权《NQI法案》。《NQI法案》、《芯片和科学法案》以及其他相关立法中所有授权的量子信息科学与技术项目都应获得资助。

2. 为确保美国在量子信息科学与技术研发、创新和影响力方面处于领先地位，应进一步吸引、教育和培养相关领域的美国科学家和工程师，改善海外人才在美国生活和工作的环境，并增加对伙伴国家合作研究的支持。

3. 为了维护美国在量子信息科学与技术领域的安全和竞争力，美国应制定政策，以促进和保护美国在相关领域的领导地位；拓展国内研究中心和研究人员的活动和基础设施；评估和提高全球供应链的可靠性。

4. 为实现量子信息科学与技术的潜力，美国国家量子计划必须加速有价值技术的开发。通过多部门合作以及与终端用户接触，开发工程研究和系统集成方面的新项目，促进量子系统成熟并拓展到实际应用。

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具体建议

1. 美国应更新国家量子计划以支持量子信息科学、技术和工程的发展，并将授权期延长至十年以上。

（1）对国家量子计划的授权应续期至少5年，现有研究中心应负责审查和更新其研发目标，并拨付全部授权资金。

（2）应拨付《芯片和科学法案》对国家量子计划授权的资金，并且利用半导体研究和制造能力发展量子信息科技。

2. 美国应扩大国家量子计划，以增加对量子信息科学和工程基础研究的支持。

（1）美国应授权联邦机构建立更多灵活的重点国家量子计划中心，以解决新出现的科学问题。

（2）除了国家量子计划中心之外，还应授权和资助由单个或少数研究者领导的量子信息科学研究机构的项目。

（3）国家量子计划应增加对工程基础研究的支持，以加速未来科学和商业应用的量子技术发展，包括建立量子信息科技中心。

（4）联邦机构应增加对量子计算机科学和软件工程的研发投资，包括量子算法、应用程序、软件以及软件开发工具。

3. 新的联邦项目应资助产业主导的合作伙伴关系，以开发和推进用于任务级和商业级技术的大规模集成量子系统。

4. 联邦机构应扩大对中小型基础设施的投资，以支持联邦资助的研究，包括人员、设备、维护和运营成本，确保能够满足量子信息科学与技术项目的设施需求。

5. 美国政府应提供新的专项资金，以确保国际合作富有成效。

6. 美国必须在加快量子信息科技发展的同时保护量子技术免受恶意行为者的侵害。

（1）为了国家和全球利益，政府应实施明确的、有针对性的、与促进量子技术进步的目标相一致的保护措施。

（2）随着量子信息科技的发展，美国政府应经常性地评估保护措施的有效性。审查过程应充分考虑风险和发展之间的平衡。

（3）美国政府应与伙伴国家合作制定措施，确保供应链弹性并发展量子信息科技。当单边管制措施阻碍美国工业在全球市场中竞争力的发展时，应避免采取单边管制措施。

7. 美国应努力强化、多样化和保护本土量子信息科技供应链，并与伙伴国家开展合作。随着量子信息科技的发展，应不断更新降低风险和保护国际供应链的措施。

（1）商务部应与产业界合作，监测分析量子信息科技供应链风险，制定并实施强化、多样化和保护关键量子信息科技的供应链计划。

（2）美国政府应遵循并扩大美国能源部的路线图，以解决量子信息科学研发的关键同位素和稀有元素需求，确保未来的供应。

（3）联邦机构应积极支持量子信息科技使能技术的发展，以帮助降低本土量子信息科技供应链风险。

8. 美国应通过各级教育和培训计划扩充本土量子信息科技人才。

（1）联邦政府应为攻读量子信息科技相关学位的美国公民和永久居民设立更多的奖学金和培训机会，扩大其参与度。

（2）所有已获得授权的量子信息科技教育和培训项目应获得对应的拨款。

（3）美国国家科学基金会（NSF）应资助一系列扩展项目的发展，量子信息科学与技术的主要研究人员可以通过这些项目对联邦政府资助的工作产生更广泛的影响。

（4）NSF应对量子领域劳动力需求、趋势和教育能力进行全面、系统的研究。这种研究应在美国国家量子计划期间每两年进行一次，并对其进行监测，以确保美国在量子信息科技的领导地位和在新兴量子产业中的竞争力。

9. 通过修订移民政策和流程，加快美国量子信息科技劳动力中海外人才的就业，从而提升美国经济竞争力和国家安全。