量子计算技术展现了在快速解决复杂问题方面的巨大潜力,应用领域包括但不限于药物研发、天气预报、金融和经济建模、人工智能、密码学等。美国坚信量子技术的应用将重塑人类的未来,基于这一认识,美国政府将量子技术定位为确保美国长期经济繁荣和国家安全的关键优先事项。然而,“死亡之谷”(valley of death)是许多前沿技术经常面临的重大问题,即该技术往往在由研究向商业化转化的过程中处于停滞阶段。如果没有坚实的联邦支持作为后盾,众多创新项目将难以落地,这不仅会阻碍国家安全方面的关键技术突破,也会削弱国家在全球经济舞台上的竞争力。
2018年,美国颁布《国家量子倡议法案》(National Quantum Initiative Act,NQIA),旨在加速美国量子科技发展,并为量子研发创建一个完善的制度框架。根据该法案的规定,联邦政府计划在5年内(2019-2023财年)提供超过12亿美元的资金支持量子研发项目,这些资金主要分配给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)。联邦资金为学术界和国家实验室的早期量子研究给予极大支持,同时还用于培训量子工程师和研究人员,并建设关键基础设施,这些量子研究领域的投资对于确保美国在计算、安全和连接性方面处于世界领先地位至关重要。
《国家量子倡议法案》的授权项目已于2023年9月30日到期,需要重新授权。今年7月25日,美国众议院科学、空间和技术委员会提交《国家量子倡议重新授权法案》(National Quantum Initiative Reauthorization Act),并于11月1日由美国国会预算办公室正式发布。《国家量子倡议重新授权法案》建立在《国家量子倡议法案》的基础上,目的是确保美国继续加速量子科学的突破,加强美国的量子生态系统,保持在未来几十年的竞争力。《国家量子倡议重新授权法案》预计将在2025年至2029年间的五年内授权拨款18亿美元,与《国家量子倡议法案》的12亿美元相比,资金的增加也显示了美国对量子技术长期投资和发展的承诺。此外,美国政府指出,在全球积极推进量子科学技术发展的背景下,尤其是中国和俄罗斯积极投资量子系统开发之际,对这一领域的持续研究和成果输出是保持美国在全球量子技术竞争中领导地位的战略需求,同时也是对现有量子科技政策的延续和扩展,以确保美国在量子技术领域的持续发展和应用。
2024年12月3日,为了进一步加速国家标准与技术研究院(NIST)、国家科学基金会(NSF)、美国国家航空航天局(NASA)的量子技术研发,美国多位参议院议员引入了新的《国家量子倡议重新授权法案》,该法案对原《国家量子倡议重新授权法案》中的部分内容进行适时修改,将授权27亿美元的联邦资金,以在未来五年内支持联邦科学机构的相关工作。
本期简报对新《国家量子倡议重新授权法案》修订的主要内容编译整理如下:
1.资金拨款额度增加:将2025-2029财年原计划向美国国家标准与技术研究院(NIST)、国家科学基金会(NSF)和美国宇航局(NASA)提供的量子研发拨款从18亿美元增长至27亿美元;
2.计划期限延长:原法案规定该计划的终止日期为2029年,新法案将该期限从2029年延长至2034年12月;
3.关注重点的转移:原法案关注重点更多侧重于基础研究,新法案将重点从量子基础研究转移到实际应用开发。例如,在定义部分,新增了“量子应用”的概念,即指量子信息科学、工程和技术的使用,包括量子算法和软件、量子计算和量子经典混合、量子传感、量子网络、量子加密、量子模拟或量子通信应用。在量子信息科学小组委员会职责方面,新增“促进跨部门合作机会,以推进与环境、先进制造、生物技术、化学、太空等其他部门相关的量子应用。”在“鼓励协调”部分,新法案还指出,在适当情况下,鼓励财团与联邦机构合作,将研究成果转化为实际量子应用;
4.新增量子研究中心:新法案指出,在经费允许的情况下,国家标准与技术研究院(NIST)负责人应当与其他联邦机构负责人协商,制定一份长期计划,设立并运营至少1个但不超过3个研究中心,以加速量子信息科学、工程和技术的研究、开发、部署与标准化。这些研究中心的资金每年不超过1800万美元,研究方向应当聚焦于量子传感和测量,以及量子工程,这些研究应当旨在:推进量子信息科学、工程和技术领域的研究和标准化;推进技术转让;提高美国的竞争力。这些研究中心的研究期限为5年,到期后根据国家标准与技术研究院(NIST)负责人择优复核后可再续期5年,也可能因为绩效期内表现不佳而被随时终止;
5.设立五个新的NSF量子研究和教育多学科中心、量子劳动力协调中心以及新的量子测试平台:设立这些平台的目的是将其作为国家和区域信息交流中心,识别和解决量子信息科学、工程和技术、量子产业以及其他关键和新兴技术领域所面临的跨领域劳动力发展挑战。开展的活动可以包括促进与人工智能等其他关键和新兴技术共享的核心能力,也可以增加量子信息科学、工程和技术内容课程。此外还可以通过开办职业发展工作室、开发供公众使用的内部和远程学习职业发展工具等方式,制定、测试、实施和协调职业发展方案与战略,以增加各等级教育水平中具备量子知识的教育者数量。
6.增加NASA新的授权活动:新法案授权NASA可以实施新的量子研发活动,包括量子卫星通信和量子传感研究计划。新法案颁布之日起180天内,NASA负责人应向国会有关委员会提交一份NASA量子信息科学、工程和技术研究战略,确定支持实施该战略所需的资源,包括预算、劳动力和基础设施,并详述与其他联邦政府机构如何开展合作。该战略所涉及的研究领域应当包括:(1)量子传感;(2)量子网络;(3)量子通信(包括量子卫星通信);(4)量子计算;(5)科学、航空和探索相关应用;(6)NASA负责人认为必要的量子信息、科学、工程和技术的任何其他领域;
7.鼓励公私合作:新法案提出,可以通过举办有奖竞赛的方式,设定既定的绩效目标,在公平竞争的环境中展示不同的解决方案,从而显著加快量子信息科学、工程和技术中应用与算法的开发和商业化。有奖竞赛的目的是激励创新,鼓励公私部门在量子研发方面进行合作,以提高美国实现量子信息科学、工程和技术应用方面的高度优先突破的能力;
8.制定《国际量子合作战略》:新法案要求,在本法案颁布之日起一年内,白宫科技政策办公室(OSTP)负责人需要与商务部部长、国务卿、能源部部长、国家科学基金会主任和其他联邦机构负责人协商,酌情制定并提交一份《国际量子合作战略》(International Quantum Cooperation Strategy),促进美国与国际盟友协调研发量子活动。该战略的目的是:(1)建立国际合作伙伴关系,推进量子信息科学、工程和技术的研发、测试与评估,以及相关商业化和互操作性;(2)确保美国继续参与双边和多边努力,以便在国际舞台上推广量子信息科学、工程和技术;(3)促进量子信息科学工程和技术相关的国际标准组织和程序的完整性、公正性;(4)确保量子信息科学、工程和技术的伦理应用,从而保护公民自由和基本人权;
9.扩大联邦机构间合作:新法案新增多个机构成员,将其纳入国家量子计划,旨在扩大联邦机构间的相关合作。具体新增的机构包括:卫生和公众服务部;国务院;国土安全部;教育部;劳工部;国家海洋和大气管理局;小企业管理局等。同时,还对上述新增机构如何促进联邦机构间合作进行了具体规定,例如国立卫生研究院(NIH)负责人可与其他联邦部门和机构合作,建立并实施一项关于量子传感器和生物医学应用计算的研究计划(包括向高等教育机构或符合条件的非营利组织或其联盟颁发竞争性补助金)。为实施上述研究计划,NIH负责人可开展以下活动:(1)以开发用于生物医学应用的量子传感器为重点的基础和应用研究;(2)量子传感器在生物医学中的终端应用研究;(3)多学科合作,探索和发展量子计算、数据科学和生物医学研究交叉领域的能力;(4)通过培训和奖金活动培养多样化的生物医学量子信息科学人才。
10.量子供应链建设:新法案要求商务部部长加强量子供应链建设,并提交加强量子供应链建设的计划,从而提高美国在关键量子技术方面的竞争力。在制定量子供应链建设计划时,商务部部长应当考虑到以下因素:厘清量子供应链中当前和未来的高优先级差距以及相关脆弱性;跟踪和评估量子供应链的安全性、可靠性和强度。此外,在新法案颁布之日起2年内,商务部部长和能源部部长应当共同完成一项关于记录关键量子供应链和已识别漏洞的研究,并向国会相关委员会提交研究结果。与此同时,在颁布之日起2年内,商务部部长和能源部部长还要与其他相关联邦机构负责人共同协商并向国会提交加强量子供应链的具体建议。
11.监测和评估指标:新法案要求每个联邦机构制定监测和评估量子信息科学进展和实际量子应用进展的指标,并向国会报告。例如,NIST和量子联盟新增的职能包括:(1)为了促进量子应用,应酌情开展相关研究,包括量子支持技术的发展和标准化;(2)开展对量子技术性能和技术进展进行衡量的研究工作,包括对量子技术成熟度进行评估等。
12.减少文书工作负担:新法案要求政府问责局(GAO)开展一项研究,以减少私营部门和学术界在国家量子倡议活动方面的文书工作负担。(冯潇洒)
(审核:朱莉欣 马宁)
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