科學技術是第一生產力。尤其是前沿科技，向來是各個國家關注的重點之一。除了人工智能外，英國政府科學辦公室近期還發布了一份量子技術報告《量子時代：技術機會》（The Quantum Age：technological opportunity，以下簡稱“《報告》”）。

在這份報告中，英國政府科學辦公室（the government office for science)闡述了英國如何能從量子技術中獲益，并指出了英國能領先以及能增加優勢的領域。

英國政府首席科學顧問，也是此報告的撰寫人之一Mark Walport爵士表示：“英國在量子技術的研究和開發中發揮著主導作用。量子計時、成像、傳感、通信和計算等領域，具有產生新產品和服務的潛力和價值。我們必須確保繼續將我們優秀的研究成果商業化。 我們有機會發展一個世界級的工業，有熟練的勞動力支持，并受到全球需求的刺激。”

　　各國量子科學和技術排名

早在2013年的政府秋季預算報告里，英國就宣布，將在此后的五年間為國家量子技術項目投資2.7億英鎊，以加速量子技術的商業化進程。

“中國已經在量子科學和技術中投入巨大的資金；盡管應用還不多，但美國也擁有許多的研究機構。歐盟近期也發布了量子計劃，計劃于2018年啟動。意識到這些競爭，我們必須開放國家項目，促進英國的量子技術發展，并鼓勵投資。”《報告》在前言章指出。

基于英國國家量子技術項目取得的進展，英國政府部門強調，未來會與國內和國際私營部門加強協調，建立伙伴關系。除此之外，英國還會建立創新中心，聯合學術界和工業界，讓量子技術商業化。建立英國量子技術產業的基礎也成為英國未來的重點之一。

　　對英國來說，未來量子技術是價值10億英鎊的產業

重視五大量子技術應用

在《報告》的執行摘要中提到，“你不需要了解和掌握量子技術的細節、物理基礎，但它會對我們每天的生活產生影響，做到我們今天不能做到的事情。”例如，量子設備能讓我們看到隱蔽的角落，地圖上未標明的隱藏危險，以及更容易地解決當前計算機無法做到的問題。

為此，《報告》提出了英國量子技術應用的5大領域。分別是原子鐘、量子成像、量子傳感和測量、量子計算和模擬以及量子通信。

1.原子鐘，它是量子技術的一種。英國政府部門認為，英國曾在這一領域領先全球，當時與美國競爭開發第一臺銫原子鐘，但因為商業化推進不足，后來逐漸被美國趕超?！秷蟾妗氛J為，精準的計時支撐著我們的日常生活。許多我們生活中依賴的技術比如手機、互聯網、衛星導航系統都需要依賴于原子鐘精準的計時。

原子鐘的應用領域廣闊，英國政府在報告中提到了這個技術應用的5個場景，包括遠程通信網絡、電力輸配網絡、金融市場、雷達系統、新聞市場。舉例來說，在金融市場，時間信號是同步交易和產生交易記錄的關鍵。基于量子技術的計時可以滿足金融市場同步的要求。

2.量子成像。盡管，照相機和圖片修改技術已經非常普遍，但大多數的照片拍攝仍受制于燈光的有無，且是二維的。但真實的世界應該是三維和多光譜的。

量子成像是利用量子糾纏現象發展起來的一種新的成像技術。與經典光學成像只能在同一光路得到該物體的圖像不同，量子成像可以在另一條并未放置物體的光路上再現該物體的空間分布信息。

量子成像技術可以使用幾乎任何光源——熒光燈泡、激光甚至太陽，從而避免云、霧和煙等使常規成像技術無能為力的氣象條件的干擾，獲得更為清晰的圖像。

《報告》認為，如果將這種技術運用好，能讓我們看到原先看不到的世界。例如，使用量子成像技術，可以拍3D照片，能識別接近物體的光。這一技術的應用領域也非常廣闊，可以給無人駕駛汽車提供獨有的數據，在醫療保健、國防、安全、運輸和制造領域得到應用。例如，可以幫助消防員在濃煙的災難現場救災，幫助工程師拍攝天然氣泄漏等。

3.量子傳感和測量。傳感器對于構建萬物互聯的世界至關重要。相比現有的傳感器，量子傳感器的優勢在于，它的技術能讓傳感器的敏感性、準確性和穩定性都提升多個數量級。這樣一來，就可以將應用擴大到航空、氣候、建筑、國防、能源、醫療保健、安全、運輸和水域中。

　　量子傳感和測量的應用場景

《報告》認為，英國可以從制造高端的量子傳感器中受益，從而讓測量的數據可視化。英國當前的傳感器和儀表行業雇傭了73000人，每年貢獻140億英鎊的價值。未來，基于傳感數據服務會產生更多的價值，所以必須重視整個價值鏈。

在這一章節中，還著重介紹了量子傳感領域中的重要應用——量子磁力儀在醫療保健中的應用。《報告》指出，因為量子磁力儀能提供更高靈敏度的測試，所需的基礎設備數量又少，所以未來能在某些醫療保健領域發揮節約成本，提高功效的作用。比如用來治療癡呆癥、癌癥、心臟疾病等。

4.量子計算和模擬。比起常規的計算機，量子計算機的計算處理能力能提升百億億倍。目前，各國在量子計算領域已經展開競爭。谷歌公布的量子計算機研究報告中稱，它們計劃明年增加至49量子比特。這是一個極為關鍵的門檻。有學者預計，在50量子比特左右，量子計算機就能達到“量子霸權”（quantum supremacy）。

《報告》稱，英國在這一領域的長期目標是建立一個可以運行的大型通用量子計算機。

但目前量子計算機所能達到的量子比特數量有限，并且運行也不穩定。英國政府認為持續投入后，未來10年，人類能讓量子計算機達到50-100量子比特的水平。

5.量子通信。人們從古代就希望己方的軍情可以完全保密，直至今日，我們依舊渴望實現絕對的通信安全。作為世界頂尖的前沿科學技術，量子通信技術就能夠非常完美的實現這一夢想。

　　量子通信技術應用隨時間推進將會增長

一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，并把最小單位稱為量子。所有的微觀粒子包括分子、原子、電子、光子，它們都是量子的一種表現形態。世界本身都是由微觀粒子組成的。所以，某種意義而言，我們身處的這個世界就是由量子組成的。

量子的兩個特性不容忽視，量子疊加原理和由量子疊加原理引申出來的量子糾纏?；谶@兩個特性，才有了量子通信，你不可能實現對一個未知量子比特的精確復制。因為一旦信息被人挾持，量子會自動發生變化，接收者也因此能察覺，而偷窺者也看不到原貌。

《報告》認為，量子通信能保證高敏感信息的傳送安全。短期內，量子通信能提供密鑰和隨機數字保證信息不被復制，最終量子通信能通過衛星和遠距離光纖用在全球通信網絡。

《報告》在這一章的結論中指出，量子通信會在未來形成全球市場和網絡，保證英國工業和政府網絡的安全。英國在這一領域的大量投入將保證英國在這一領域的領先地位。

量子技術的商業化

為了保證量子技術能在未來更好地商業化，給英國經濟帶來促進作用。英國政府在《報告》的“商業化”這一章節介紹了英國實現這一目標的計劃。除了在2013年財政撥款2.7億英鎊，支持量子產業發展外，英國還有一個“量子技術項目”。

　　英國當前量子技術生態

此舉旨在建立一個政府、產業、學界之間的量子技術共同體，使英國能在未來的量子技術市場中搶占世界領先地位，實質性地提高英國產業的價值。

首先，英國產業界會為國防、保密通訊、信息技術、油氣等小眾用戶生產設備，接著進入更主流的消費者市場。為此，相關企業會得到國家量子技術項目的資金支持。

英國還會建立一個名為 “樞紐”的全國性量子技術網絡，為有意向打開量子技術市場的企業提供快捷入口。

2015年4月，政府組織“創新英國”（Innovate UK）、英國工程和自然科學研究委員會（EPSRC）、英國國防科學技術實驗室（Dstl）成功為產業導向項目進行了第一輪資金支持。這些項目有些是為了了解量子技術的市場化運用，有些是為了將量子技術產品推向市場。

除此之外，量子技術博士培訓中心會保證這個領域的新生研究力量，國家物理實驗室（NPL）也會開設一個量子計量學院。國家量子技術項目會加強與英國國防科學技術實驗室和國防部的合作，在3到5年內研發量子計時、導航和引力成像設備。

英國已經在報告中闡述了量子技術的重要性，還提到了來自其他國家的競爭。

　　英國并非是唯一一個認識到量子技術潛力的國家

今年7月份，美國白宮發布了《推進量子信息科學：國家的挑戰與機遇》。報告中，美國國家科學技術委員會對量子信息科學的重要性，前瞻性進行了闡述，還介紹了美國在量子信息科學的研究發展狀況。該委員會認為量子計算能有效推動化學、材料科學和粒子物理發展，未來可能最終會顛覆眾多科學領域，人工智能也當屬其中之一。

美國聯邦機構在過去的20年中，已經對量子信息科學給予了很多支持。這些支持起到了顯著的作用，讓美國的科學家在該領域里處在領先位置。目前，聯邦政府機構每年資助量子信息科學領域2億美元。

中國也在量子技術領域里努力推進，尤其是在量子通信領域。今年9月份，中國量子實驗衛星“墨子”號的升空，意味著世界上將首次實現衛星和地面之間的量子通信，構建一個天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系。這也意味著經過近十年的發展，中國在量子通信領域已經實現了彎道超車，走在了全球發展的前列。

“中國在量子通信領域比起其他國家更早地布局，這讓我們取得了一定的領先優勢。但量子技術并不是只有量子通信，還有量子計算和量子精密測量等，這些領域里，中國還需要大量地投入。”量子衛星首席科學家潘建偉院士在一次論壇上告訴澎湃新聞（www.thepaper.cn）。

根據英國政府發布的《報告》，中國在量子技術的論文發表上排在全球第一，美國則在量子技術的資金投入和專利申請上排在全球第一。英國的綜合排名處在全球第三位。