报告：美国在量子竞赛中保持了对中国的优势

美国在量子信息科学、工程和技术（QISET）方面仍然比中国保持着小幅优势。然而，根据分析机构特殊竞争研究项目（SCSP）的报告《量子竞争》，这一差距正在缩小，并可能在几年内消失。作者比较了两国在五个领域的地位：创新；工业潜力；市场生态系统；人才库；政府杠杆。美国在四个类别中领先，而中国在最后一个类别中超越了其竞争对手，这得益于集中战略、国家支持和长期规划。报告指出：“总体而言，美国在QISET方面保持着小幅优势，这得益于其在创新、软件、私人资本和供应链某些环节的优势。然而，这一差距正在缩小。” SCSP指出，量子技术的领导地位不仅取决于科学突破。决定性因素将是将研究转化为可扩展、可持续和有效运作的系统的能力。美国的优势在于作者列举的科学影响力、量子软件、私人资本和某些供应链的要素。来自美国的研究人员占2025年量子技术最被引用的科学出版物的35%。这些作品在专业期刊中引用次数位于前10%。中国的份额为23%。根据SCSP的估计，过去十年中，中国的数字翻了一番，因此美国在绝对数字上并没有失去优势，但面临着来自竞争对手的快速增长。量子错误纠正是竞争的另一个部分。这是一组方法，允许检测和纠正量子计算中的故障。在这一领域，美国在出版物和专利方面保持优势：55%的最被引用专利与美国作者相关，而中国为18%。软件生态系统仍然是美国的强项。全球开发者主要使用美国工具，如IBM的Qiskit和谷歌的Cirq。前者是开发量子程序的工具包，后者在量子算法和模拟方面发挥类似作用。根据SCSP的估计，到2025年12月，Qiskit的下载量超过了450,000次。相比之下，中国的PyQPanda软件包由Origin Quantum开发，下载次数刚刚超过 4,000 次。报告的市场部分指出，到 2024 年，美国量子领域宣布的私人投资总额约为 53 亿美元。到 2025 年，美国实体部署的量子计算机数量在 39 到 73 之间。对于中国，给出的系统数量范围为 15-18，但指出由于透明度较低，估计可能被低估。在中国缩小差距的同时，SCSP 记录了中国在材料、算法、制造和量子网络方面的快速进展。在先进量子材料领域，中国研究人员占据了约 50% 的最强出版物，而美国的比例约为 20%。根据作者的说法，这是长期战略的结果，其中大学、国家实验室和国家机构以协调的方式合作。中国在量子算法方面也加强了其地位。到 2025 年，该国在相应专利方面超过了美国，比例大约为 5:2。同时，这一领域的出版物仍然更常与美国相关：过去五年中，美国作者的比例从 40% 降至 30%，而中国的比例则份额增长到20%。中国在量子网络方面的领先地位最为显著。该国在总长度为6,277英里的光纤线路和中继上展示了量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）。QKD利用量子原理交换加密密钥并检测拦截尝试。中华人民共和国还部署了一条跨度186英里的直接量子通信网络。在美国，可比的项目目前仅限于区域测试段：芝加哥量子网络124英里，布鲁克海文国家实验室98英里，以及伊利诺伊州和印第安纳州之间约13英里。报告的作者澄清，美国并未将QKD作为优先事项。该国国家安全局不仅指出了能力，还指出了实施此类技术的困难。制造和人员成为美国的风险。在工业部分，SCSP指出了规模化成本的差距。在2025年，美国高等级洁净室的建设成本为每平方英尺800-1000美元。在中国，此类设施的成本约为每平方英尺150美元，个别地区当局补贴了高达30%的建设成本。洁净室是必需的制造量子设备：它们减少了可能干扰敏感设备操作的污染物水平。同时，美国在某些供应链瓶颈方面保持优势。报告提到氦-3、低温系统、稀释制冷机和专用激光器。中国正在开发国内替代品，但部分关键基础设施在美国和盟国的代表性仍然更强。人事区块也有助于缩小差距。在美国，61所教育机构提供量子信息科学和工程的课程。美国系统对外国研究人员保持开放：约一半的物理学博士学位由其他国籍的人获得。中国的优势在于规模。自2020年以来，该国每年在STEM领域生产的博士人数比美国多出50%以上。自2000年以来，中国在这些领域的博士产出增长速度是美国的三倍。资金和战略SCSP估计到2024年底，中国对量子技术的国家资金约为150亿美元。相比之下，美国在量子领域的类似投资过去七年的研发总额约为60亿美元。报告指出，美国模式仍然是分散的：大学、国家实验室、初创公司和大型科技公司开发不同的硬件和软件方法。相比之下，中国模式依赖于国家实验室、区域工业中心和长期计划。根据SCSP的估计，两种模式都没有绝对的优越性。比赛的结果将取决于哪个系统更快地解决工程问题，并将实验室结果转化为基础设施、产品和标准。提醒一下，2024年10月，媒体报道中国科学家使用量子计算机对一种广泛使用的加密算法进行了“世界上第一次有效攻击”。

来源：ForkLog