全球量子生态中心千帆竞发！中国应该如何布局？
全球量子生态中心千帆竞发！中国应该如何布局？
量子生态中心是一个跨学科、多方协作的平台，旨在通过集中资源，推动量子技术研究、人才培养、国际合作以及商业化进程，加速量子技术的创新和应用。
近日，光子盒发布了《2024全球量子产业生态系统研究报告》。报告深入探讨了量子技术如何在跨区域形成互联互通、协同创新的量子生态系统。在内容上，报告首先展示了全球主要经济体中综合性量子生态中心及其成员数量的概览图；接着，报告深入分析了美国、加拿大、欧洲、中国和日本等主要经济体的量子生态中心建设情况，探讨了它们的核心亮点、区位优势、创新项目以及对产业发展的推动作用；此外，报告还提出了当前全球建设量子生态中心面临的难点，旨在为政策制定者、行业领袖和相关从业人员提供宝贵的信息和洞见。
全球量子生态圈快速成型，孵化器与产业化进程加速推进
各地区量子生态圈初步成型
全球量子生态圈正在迅速发展，形成了一个互联互通、协同创新的网络。欧洲和美国在量子计算、通信和传感等领域的科技中心不断涌现，以集中资源推动量子技术的研究和商业化。在各地区量子生态中心数量占全球总数比重方面，欧盟以37%的中心数量领先，美国和英国分别以25%和13%紧随其后。德国和荷兰在欧盟内部表现突出，而美国在成员数量上占据优势。各国政府，如美国和欧盟，通过政策支持，如《国家量子倡议法案》和《量子旗舰计划》，为量子技术的发展提供资金和政策保障。同时，全球生态中心的创新项目，如美国的国家量子信息科学研究中心和中大西洋量子联盟，以及加拿大的魁北克数字与量子创新平台，都在推动量子技术的进步。此外，量子生态中心还重视人才培养，如中国的量子产学研联盟和中国台湾的“台湾大学-IBM量子中心”，通过共享资源和教育合作，为量子技术的发展培养了专业人才。
孵化器效果初现
全球量子科技生态系统正在迅速发展，各地生态中心通过量子孵化器展示出较强的孵化效果，有效加速了科技成果的产业化进程。美国“二象性加速器”Duality自2021年成立以来，已完成两期孵化，涵盖15家初创企业，推动量子技术商业化。马里兰大学的Quantum Catalyzer和Quantum Startup Foundry与风险投资基金合作，提供全方位支持，而斯坦福量子孵化器依托斯坦福大学的资源，推动量子技术的区域和国家层面开发。英国Quantum Technology Enterprise Centre虽关闭，但曾成功孵化28家公司，筹集资金约1.06亿英镑。德国QVLS-HTI和加拿大PINQ²等孵化器通过政府资金支持，促进了量子技术在多个领域的应用，并计划提供更多资金支持。新兴孵化器如QAI Ventures Accelerator和Deep TechLab-Quantum通过风险投资和专业指导，加速了量子技术发展。这些孵化器为量子初创企业提供资金、技术、市场支持，并通过政策、国际合作、产学研结合等方式，推动量子产业化和市场化，预示着量子技术未来发展的强劲动力。
产业成果转化加速
全球量子生态圈正迅速发展，各地区生态中心通过提供资源、资金、政策支持和人才培养等手段，推动量子技术的创新和产业化。美国的国家量子信息科学研究中心和中大西洋量子联盟等通过孵化器和IP交换项目，为初创企业提供资源支持，科技巨头如IBM、谷歌、微软在量子计算领域发挥重要作用。加拿大魁北克数字与量子创新平台通过培训和融资促进产业合作，推动量子技术在多个领域的应用。欧洲多国建立量子生态中心，如欧盟的HPC-QS项目和量子互联网联盟，德国DLR量子项目和法国、荷兰、芬兰、意大利、英国的量子技术中心，推动量子科技的创新与应用。中国在量子领域的投入也处于领先地位，北京、长三角等地的研究单位在政策和资源支持下，推动产业化，国盾量子公司在量子通信领域取得进展。日本设立量子软件研究中心，推动量子软件的开发和商业化。这些生态中心不仅为企业提供协同创新平台，还促进了量子产业的全球化融合，为量子技术的未来发展提供强有力的支持。
欧美量子生态系统/中心占据主导地位，中国在生态圈在成员平均数量领先
欧美在量子生态中心数量上占据优势，全球占比合计超60%。英国随其后，占比13%。在欧盟内部，德国与荷兰的量子生态中心最多，各自占比约为33%，之后是欧盟整体与意大利，占比均为13%。
图：各国生态中心数量占比（单位，百分比）
从各国生态中心所包含成员数量占比数量来看，除欧盟外，基本与各国生态中心总数量相对应。值得注意的是，美国在生态中心的成员数量上远超其它国家，展现出其良好的量子生态圈。此外，欧盟内部各量子中心成员数量总和与其生态中心数量相匹配，但荷兰量子中心成员数量在欧盟中的占比却有明显下降。
图：各国生态中心所包含成员数量占比（单位，百分比）
在平均每个生态中心的成员数量上，美国和中国显著领先，反映出两国在量子技术研究和应用上的深度投入和资源整合能力。美国以平均42.1个成员位居全球首位，其量子技术的发展主要由私营部门推动，科技巨头如IBM、谷歌、微软在量子计算领域发挥着关键作用，同时受益于2018年颁布的《国家量子倡议法案》，该法案确立了国家量子计划，建立了较为完善的量子信息科学管理体系。中国以平均36.8个成员紧随其后，虽然在量子领域的投入超过15亿美元，位居全球首位，但由于缺少专为量子设计的体系架构和相应的配套设施，中国的量子生态圈尚未形成与美国相匹敌的规模，许多细分领域仍由国家实验室和科研单位主导。
相比之下，英国的平均每个生态中心有26.8个成员，与全球平均水平28.1相近。而欧洲整体的量子技术发展较为分散，平均每个生态中心仅16.5个成员，低于全球平均水平。这种分散的布局和欧洲政府倾向于支持多样化研究项目和初创企业的政策，虽然促进了创新，但也导致了生态系统成员数量的减少。整体来看，全球量子生态圈的发展呈现出由美国和中国引领，而欧洲则展现出不同的发展模式和特点。
图：全球各地区平均每个生态中心的成员数量与全球平均值对比
各地区量子生态中心建设情况
美国量子生态中心
按上述标准统计，美国总共有6个量子生态中心，分别为芝加哥量子交易所（CHICAGO QUANTUM EXCHANGE）、波托马克量子创新中心（THE POTOMAC QUANTUM INNOVATION CENTER）、中大西洋量子联盟（MID-ATLANTIC QUANTUM ALLIANCE）、国家量子信息科学研究中心（DOEQIS Research Centers）、量子经济发展联盟（QED-C）和量子提升（Elevate Quantum）。
图：美国量子生态中心分布
各量子中心基本概况：
- Elevate Quantum：旨在将科罗拉多州、新墨西哥州和怀俄明州打造成量子信息技术的全球中心，得到州级资金的大力支持。
- QED-C：由美国国家标准与技术研究院（NIST）支持，是联邦政府推动量子信息科学战略的关键部分。
- CHICAGO QUANTUM EXCHANGE：作为学术交流和商业合作平台，促进量子技术的研究和市场应用。
- DOE QIS Research Centers：致力于加速量子革命，支持在中大西洋地区建立一个充满活力的量子生态系统。
- MID-ATLANTIC QUANTUM ALLIANCE：汇集了11所大学、4个美国政府研究中心/实验室、6家财富500强企业以及200多名技术量子专家。
- Elevate Quantum：由美国商务部经济发展署指定，专注于量子信息技术的发展。
加拿大量子生态中心
按上述标准统计，加拿大有3家量子生态中心，分别为加拿大量子研究中心（Canadian Quantum ResearchCenter）、DistriQ量子创新区（DistriQQuantum innovation Zone）和魁北克数字与量子创新平台（Quebec Digitaland Quantum Innovation Platform）。
图：加拿大量子生态中心分布
各量子中心基本概况：
- DistriQ量子创新区：魁北克首批创新区之一，投资额超过4.35亿美元，截至2023年6月，大约有20家公司在舍布鲁克的量子空间开设了办事处。
- 加拿大量子研究中心：专注于推进量子物理及其应用的研究，并在学术界和工业界之间架起桥梁，将研究成果商业化。
- 魁北克数字与量子创新平台：为企业、中小企业和初创企业提供支持，帮助他们降低数字化转型和创新的风险，在环境、能源、金融、制造和健康等重点领域加速魁北克企业的数字创新。
欧洲量子生态技术中心
按上述标准统计，欧洲量子生态中心在欧洲多国都有分布，包括英国、德国、法国、荷兰、芬兰、意大利等国家。
图：欧洲量子生态中心分布
德国的DLR量子计算计划得到了德国联邦经济事务和气候行动部的大力支持，计划四年内投入7.4亿欧元，推动量子计算技术与产业的结合。巴登-符腾堡州的量子技术与应用联盟致力于将量子计算从基础研究转向实际应用，增强德国的数字主权。英国量子联盟（UK Quantum）则着重于团结英国量子产业，推动量子技术在英国经济中的应用。
意大利的PNRR计划旨在推动量子科学技术领域的研究和创新，支持教育、技术转移和公众宣传。荷兰的量子三角洲则是一个以荷兰为中心的欧洲领先量子生态系统，通过互联的创新中心推动量子技术的发展和社会应用。
中国量子生态中心
按上述标准统计，中国有4家量子生态中心，分别为合肥高新技术产业开发区-
中国声谷 & 量子中心、量子科技产学研创新联盟、量子信息网络产业联盟
和中国台湾大学-IBM量子计算中心。
- 合肥高新技术产业开发区-中国声谷 & 量子中心：作为中国“量子之都”，合肥高新区汇集了国盾量子、本源量子、国仪量子等领军企业，涵盖量子通信、量子计算、量子精密测量等关键领域。
- 中国台湾大学-IBM量子计算中心：提供IBM最先进的量子电脑处理器，服务全台学术界的量子计算研究和教育训练。
- 量子信息网络产业联盟：建立跨领域合作平台，汇集高校、科研机构和企业力量，推动量子信息技术发展和应用。
- 量子科技产学研创新联盟：汇聚中国顶尖的量子科技领域科研力量，实现多学科交叉融合与创新，构建完善的量子科技创新网络。
日本量子生态中心
按上述标准统计，日本有3家量子生态中心，分别为量子技术创新中心
（Quantum Technology Innovation Hubs）、量子战略产业革命联盟（Quantum Strategic industry Alliance for Revolution）和量子软件研究中心（Quantum Software Research Hub）。
图：日本量子生态中心分布
各量子中心基本概况：
- 量子战略产业革命联盟：旨在创造基于量子技术的新产业和商业机会，与全球组织合作，超越行业界限，推动量子技术普及和产业发展。
- 量子技术创新中心：成立于2021年，集中日本国内外优秀研究人员和工程师，促进产学研合作，加强量子技术领域的国际竞争力。
- 量子软件研究中心：专注于量子软件开发，建立量子软件开发平台，整合量子硬件、中间件和云环境，推动量子技术的社会化应用。
关于中国布局量子生态中心的建议
中国量子生态中心的发展得益于政府的高度重视和大力投资，形成了有力的政策和资金支持体系。国内拥有一批顶尖的科研机构和领军企业，如合肥国家实验室和国盾量子等，它们在量子通信、量子计算等领域取得了显著成果，推动了科研成果的产业化。此外，中国在量子技术产业链的完整性和产业集群效应方面表现突出，为量子技术的创新和应用提供了坚实的基础。
虽然中国在量子科技领域的投入和发展潜力也是相当大的，但与美国的量子生态中心相比，仍有一些不足。目前，中国尚未形成完善的量子技术体系架构，相关的配套设施如量子孵化器和产业园尚不充分，这可能限制了量子技术的快速商业化。此外，与国际先进水平相比，中国在量子领域的国际合作和高端人才引进方面还有提升空间。量子技术的市场应用案例相对较少，需要进一步扩大应用范围和提升市场接受度，以加速量子技术的产业化进程。
为了建设与美国相匹敌的量子生态中心，需要更全面和深入的策略布局。光子盒为中国布局量子生态中心提出了以下建议：
一、推动政策支持，完善体系架构建设
为了推动中国量子生态中心的快速发展，政策层面的支持至关重要，这关系到量子生态中心的整体体系架构。
为了更好地为量子生态中心提供政策支持，政府可以设立量子产业发展基金，为量子生态中心提供基础设施建设和人才引进的资金支持，同时减免税收、提供补贴和办公空间，激励私人投资，为量子生态中心提供便利条件，确保其享受优惠待遇。此外，建立项目筛选和管理机制，优化资源配置，以适应量子科技的快速发展。这些政策将为量子科技量子生态中心提供坚实的支持，推动创新和产业化，增强中国在全球量子科技领域的竞争力。
二、强化量子学科建设和早期教育，培养素养与技能丰富的量子科技人才
量子生态中心的建设离不开专业技术人才的支持，为了储备量子技术专业人才，建议强化量子学科建设和早期教育，培养素养与技能丰富的量子科技人才。
为促进中国量子科技领域的持续进步，必须采取一系列综合性措施：首先，通过全球人才引进策略和高端专业人才的柔性引进，特别是加强与华裔科学家的互动，同时改革科研人员的绩效考核体系，重视研发成果的实际应用；其次，加强量子信息学科建设，从义务教育阶段开始，通过校园科普和科教基地参观，培养青少年对前沿技术的基本认知；此外，在职业教育和高等教育阶段，通过校企联合培养和交叉课程设置，培育技术工人和量子专业研发人才，同时政府应资助研究生教育，促进学术与工业界的紧密联系；最后，确保量子信息宣传的科学性和准确性，提高公众对量子技术的认知水平。这些措施将共同为中国量子科技生态中心的发展打下坚实的人才和知识基础，推动国际合作，提升国家在全球科技竞争中的地位。
三、推进“政产研”合作
通过实施“政产研”三方合作模式，中国量子生态中心能够实现政府、产业界和学术研究界的有效协同，这不仅对提升服务品质至关重要，还能显著增强量子企业的商业化能力。产业界的深度参与为量子企业带来丰富的应用合作和销售渠道，弥补其商业化进程中的短板。加强这种合作有助于整合资源，加速技术创新，推动量子企业快速成长并迈向国际化，从而提升中国在全球量子科技领域的竞争力，并为国内量子产业的长期发展打下坚实基础。
四、成立多元化、专业化的运营团队
为了使量子生态中心的运营效益最大化，需构建一个由政府、学术界、产业界和金融法律服务等多方参与的多元化专业团队。该团队应吸纳具有丰富经验的专家，以促进技术创新和商业策略的制定，同时确保风险管理和合规性。此外，团队应建立绩效评估和激励机制，以激发成员积极性，确保与量子产业生态中心发展目标一致，共同推动量子科技生态中心的成功运营和持续发展。参考国外孵化器的运营模式，团队主要负责人应具备前沿科技孵化器建设和运营的深厚经验，如斯坦福量子孵化器SQI的Bradley Horowitz，他在Google领导了多个产品开发，并推动了内部孵化器的建设，展现了其在科技孵化领域的专业能力。通过这样的团队构成和运营经验，可以为中国量子产业生态中心的发展提供有力支持。
五、加强量子科技前沿国际合作
面对严峻的国际形势，我国需抓住有利的时间窗口期，紧密融入国际量子研发体系。我国可依托量子科学试验卫星等重大科研基础设施，打造量子科技前沿交流与合作平台，着力吸引欧洲、日、韩、金砖国家和广大第三世界国家优秀科学家和青年人才来华交流并开展合作研究。充分发挥学术团体、民间协会、行业组织的作用，广泛开展量子交流合作项目，形成以我国为主的国际合作交流生态，从而引入国外量子生态中心建设经验和专业人才，推动我国量子生态中心建设。
六、丰富下游及相关行业交叉融合应用场景，加快应用场景纵深拓展
中国政府在量子技术商业化和应用推广中扮演着至关重要的角色，需通过加大政府采购力度、搭建政企对接平台，降低中小企业参与门槛，并出台具体政策以提升量子创新产品在政府采购中的比重。同时，政府应积极与企业沟通，开发多样化的量子应用场景，发挥示范作用，遴选并培育具有高技术含量和良好发展前景的标杆场景，实施全生命周期管理。此外，政府还需重视数字新基建与量子科技发展的适配性，支持基础设施投资，降低技术融合成本，并鼓励中小企业和初创企业开展量子技术应用，借鉴国际成功经验，如美国的QUEST计划。政府的进一步投入在云计算、量子计算和人工智能等领域，将加速量子技术与各行业的融合应用，推动量子信息技术在民生政务、国防安全、生命科学等多个关键领域的深入应用，发挥其交叉优势，促进产业升级和社会发展。