随着量子信息科学、量子工程以及量子产业发展，世界正处于第二次量子革命的风口浪尖，量子信息科技创新可能对国际战略竞争、国家安全和未来产业带来重大影响。
本文梳理了美国国家量子计划的相关法案、管理机制、重点领域、经费投入、实施进展等情况，分析了该计划战略部署、协调推进、多学科平台建设、人才培养和国际合作等方面的做法和特点，对我国量子科技的发展提出了建议。
2018年年底，美国出台通过了《国家量子计划法案》（National Quantum Initiative Act），提出实施为期10年的国家量子计划（NQI），全方位加速量子科技的研发与应用，确保美国量子科技领先定位，开启量子领域的“登月计划”。
2021年1月，美国国家科学技术委员会量子信息科学小组委员会发布第1份“国家量子计划”预算相关的年度报告，介绍了该计划实施2年来组织管理、经费投入、实施进展等情况。
美国国家量子计划组织管理与投入机制
立法保障
美国《国家量子计划法案》规定了国家量子计划总体框架。
该法案授权美国国家标准与技术研究院（NIST），国家科学基金会（NSF）和能源部（DOE）加强量子信息科学研发计划、研究中心和联盟的建设，要求加强协调管理，并倡议美国民用、国防和情报部门在量子信息科学研发工作上协调一致。
美国2019-2021年发布的《国防授权法案》中均规定了量子信息科学研发内容及年度预算，强化国防相关部门量子信息科学研发计划及研究中心设立、评估量子计算风险等工作。
加强计划实施的统筹协调
为了管理和协调国家量子计划，美国成立了相关的协调机构。
国家量子协调办公室（NQCO）：负责协调和支持国家量子计划的日常工作，提供技术和行政支持，并进行公众宣传，为联邦民用量子信息科学技术活动的协调中枢。
量子信息科学小组委员会（SCQIS）：协调联邦在量子信息科学及相关技术方面的研究与开发。
国家量子计划咨询委员会（NQIAC）：对国家量子计划进行独立评估，并向总统、能源部部长和SCQIS提出建议，以在审核和修订国家量子计划时参考。
量子科学对经济和安全影响小组委员会（ESIX）：促使有关机构了解量子信息科学的经济和安全意义，并开展量子信息相关研究的国家安全指导。
从6方面强化美国在量子信息领域的实力
科学前沿方面：加强量子信息科学研发计划，建立新的量子信息科学中心，并探索量子前沿，提出研究重点。
人才培养方面：量子信息科学小组委员会协调多部门及教育界和工业界，加大在量子科学学习和研究方面的支持力度，培育基础广、多元化的人才队伍。
量子信息产业互动方面：建立规范和标准、支持行业合作伙伴建设，促进科技成果转化，培育量子技术相关产业。
关键基础设施建设方面：量子信息研究需要复杂的实验和技术系统，既加强硬件建设，也支持量子软件系统架构等软件建设。
维护国家安全与经济利益方面：采用政府协调、适当的知识产权保护和监管措施、开发量子信息技术市场等方法，确保美国实现量子信息科技的经济和安全利益。
促进国际合作方面：美国与多国等建立了多个层面合作机制，促进科研、人才和资金的流动与紧密合作。
加大研发投入
近年来，美国将量子信息科学列为联邦政府研发预算优先领域，研发投入逐年增加，研究经费主要投入量子传感和计量、量子计算、量子网络、量子技术等领域，其中量子网络研究经费投入增加最多。
美国国家量子计划主要进展
国家标准与技术研究院
该院着重于精密计量和网络安全工作，已发起成立量子经济发展联盟（QED-C），旨在通过建立量子经济所需的未来供应链，打造强大的量子生态系统，推动美国量子研究和产业发展。
国家科学基金会
国家科学基金会正加强量子信息科学研究，设立量子飞跃挑战研究所计划，支持大规模、跨学科研究项目；
创立量子创意孵化器，支持跨学科团队探索高度创新的、独创性的潜在变革性想法；
设立量子计算和信息科学人才计划，已资助13所大学增设量子信息科学教职。
能源部
美国能源部利用其国家实验室，正在加强量子信息计算、仿真、传感和通信研究，并建立新的研究中心。
2019年8月，能源部宣布投入6070万美元推进量子计算和网络技术的发展；2020年8月宣布成立5个量子信息科学研究中心。
国防部
量子科学是国防部11个现代化优先领域之一，研发重点涵盖原子钟、量子测量、量子计算和量子网络的基础和应用研究，支持中型量子设备优化、分布式量子信息中心建设，与相关机构合作创建创新推进中心等，推动量子科技现代化工作。
国家航空航天局
NASA已开始探索高速率和高保真的空地量子网络的设计、开发和部署，NASA艾姆斯研究中心量子人工智能实验室是评估量子计算机潜在影响的枢纽，与谷歌公司等合作证明了量子霸权优势，为未来量子计算机的设计提供了关键信息。
美国国家量子计划实施特点
战略部署全面
美国从战略研究、立法、管理、经费预算等方面系统研究和部署国家量子计划，明确量子信息科学研究目标、重点和发展路径，以国会立法的方式确立国家量子计划，设立国家量子协调办公室和量子信息科学分委会等专门的组织实施和协调机构，研究经费列入总统年度预算，保障国家量子计划实施。
多部门协调推进
美国联邦政府10多个部门参与了国家量子计划，国家量子协调办公室协调国家标准与技术研究院、国家科学基金会、能源部等民用量子信息科学研究，国防部及情报部门均是量子信息科学分委会和量子科学对经济和安全影响小组委员会成员单位，共同参与推进量子研究和应用开发。
注重多学科平台建设
能源部依托11个国家实验室、39个学术机构和14家企业组建了5个研究中心，国家科学基金会依托16所大学、8个国家实验室和22个行业单位建立了3个研究所，打造多学科合作平台，促进量子科技创新链、产业链融合协调发展。
加强人才培养
国家科学基金会已设立量子计算和信息科学人才计划和行业-学术界联合培养研究生计划等，并计划开发适合中小学生阶段的量子信息科学与工程教育资源，为多元化量子信息科技人才需求奠定基础。
国家标准与技术研究院和能源部主要通过项目或奖学金支持参与研究的学生和博士后。
推动国际合作
美国加强量子信息科学国际合作，扩大创新空间，增加全球人才库，促进量子信息科学技术和产业发展。
近年，美国与日本、澳大利亚、英国等国探讨基础研究、产业发展和人才队伍的合作领域，建立双边私营部门和公私合作渠道。
另外，联邦机构与非营利机构和大学合作建立开放式创新中心，通过举办“国际量子U技术加速器”项目路演活动，资助量子相关的颠覆性基础研究，加速技术开发并建立国际伙伴关系。
建议
经过20余年的努力，中国在量子通信的研究和应用研究方面已处于国际领先地位，在量子计算方面与发达国家处于同一水平线，在量子精密测量方面发展迅速。
但中国科学家在量子科学方面提出开创性的科学概念和路径还偏少，部分尖端设备、高端原材料和关键器件受制于人。
美国国家量子计划组织实施过程中，有关组织实施机制和举措对中国推动量子科技发展有一定启示借鉴意义。
加强战略规划和顶层设计
为抢抓量子信息科技发展的重大战略机遇，中国要加快制定国家量子科技发展规划，多部门协调推进，指导科技计划统筹和产业协调发展，促进形成完整的创新研发、成果转化和产业发展链，避免重复分散或同质化现象。
打造量子科技创新生态
中国要加强政府、科研机构、企业和社会资本等方面的资源整合和优化利用。
通过探索打造量子科技及产业发展联盟、加强军民融合发展战略支撑国家安全和经济发展、推动量子科学与人工智能等变革性技术的融合发展等方式，锻造政产学研用深度融合的创新生态系统，努力实现更多“从0到1”的原始创新，尽快解决一些“卡脖子”问题。
完善人才聚集和培养机制
随着量子信息科技和产业发展，中国量子信息科技人才将更加紧缺，人才需求也更为多元化。
要进一步加强各类科技计划对青年科学家的支持力度，培养和壮大高端人才队伍；制定量子信息科学教育计划和目标，加强人才储备和梯队建设；完善海外引才政策，形成多元包容、国际化的量子信息科技人才队伍。
加强国际交流与合作
尽管科技竞争日趋激烈，要积极加强与各国的开放合作，在优势领域牵头或参与量子信息国际标准和治理规则的制订，建立包容互信、互利共赢的双边和多边合作机制，拓展企业、学术机构的民间交流渠道和机会，促进全球量子信息科学和产业良性竞争和协作发展。
本文作者：朱庆平，吴根，车子璠，刘耀虎
作者简介：朱庆平，科技部高技术研究发展中心，副研究员，研究方向为科技政策与科技管理。
论文全文发表于《科技导报》2021年第18期，原标题为《美国国家量子计划实施的特点及启示》，本文有删减，欢迎订阅查看。
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