[读懂科学]三大游戏规则改变者“量子” 若投资拖延将难以实现“量子飞跃”

by Paek Jongmin

Published 01 Jul.2024 10:09(KST)

明年研发预算1700亿…尖端生物达2万亿
量子计算机：美国得分100分，韩国仅2.3分
与主要国家技术差距进一步拉大
Ko Dongjin议员：“潜力重大…须积极培育”

上个月25日，在京畿高阳市KINTEX举行的“Quantum Korea 2024”开幕式上，与会者正在合影留念。 [图片来源=联合通讯社提供]

政府指定的三大“游戏规则改变者”技术领域之一就是量子（Quantum）。量子技术虽然主要因计算机领域而为人所知，但在传感、通信等多个领域都被视为具有发展潜力和应用前景的未来技术。政府也已经认识到今后有必要集中培育这一领域，但前路依然漫长。随着竞争国家的投资和技术开发速度加快，与我们的差距正在拉大，迫切需要迅速应对。

◇量子技术即便集中培育也难以追赶= 科学技术信息通信部在近日发布的明年主要研究开发预算（研究开发预算）24.8万亿韩元中，为三大“游戏规则改变者”技术划拨了3.4万亿韩元。其中向人工智能（AI）和半导体投入1.1万亿韩元，向尖端生物投入2.1万亿韩元，而对量子技术的投资仅为1700亿韩元。虽然同比增幅高达32.1%，但由于仍处于初期阶段，投资规模不可避免地小于人工智能、半导体和生物。考虑到政府对量子技术的投资始于2019年的106亿韩元，增长势头相当突出，但在规模上仍难言令人满意。

韩国标准研究院超导量子计算系统研究团团长 Lee Yongho 正在讲解在 Quantum Korea 2024 上展出的 50 量子比特超导量子计算机模型。照片由韩国标准研究院提供

当然，政府也计划对量子技术进行大规模投资。去年10月，《量子技术产业法》获制订，今年4月又发布了“Quantum Initiative（量子倡议）”，政府在投资方面的意志十分明确。科学技术信息通信部自去年起正推进总规模9960亿韩元的量子科学技术研究开发预备可行性调查，但结果尚未出炉。一位要求匿名的科学界相关人士表示：“量子领域研究的不确定性很大，要满足必须设定具体期限和目标的预备可行性调查标准并不容易。”这意味着，即便量子投资通过预备可行性调查，规模也可能大幅缩减，或者在政府决定废除预备可行性调查制度的情况下，必须根据制度变更重新制定投资战略。甚至最近科学技术信息通信部面向政府出资研究机构雄心勃勃遴选的“全球顶尖战略团”项目中，量子领域被排除在外，这一事实也让科学界颇感震惊。

对量子技术的投资已刻不容缓。根据科学技术信息通信部上月26日在国家科学技术咨询会议下属全球研究开发特别委员会第三次会议上审议的《尖端生物·人工智能（AI）·量子全球研究开发战略路线图（草案）》，在量子技术中，量子计算机领域技术水平最高的美国得分为100分，而韩国仅为2.3分。该路线图根据论文与专利数量以及专家定性评价，对美国、中国、英国、德国、日本等12个主要国家的技术水平进行了评估。量子通信领域，美国得分84.8分，中国为82.5分，而韩国仅停留在2.9分。量子传感领域，韩国同样只有2.9分。

有观点指出，这样的结果在意料之中。由于在量子领域率先投资的美国、中国等主要国家与韩国之间在预算上的差距过大，要缩小技术差距十分困难。当前在量子领域激烈角逐的美国和中国，正以国家为单位不断加大投资力度。中国截至去年累计投资约17万亿韩元，美国也提出到2022年为止4年间投资3.5万亿韩元的计划。这些国家将量子技术视为未来的“游戏规则改变者”和国家安全战略技术，自2010年代中期起就在国家层面提出政策支持和中长期技术路线图。美国发布量子政策是在2008年。

根据量子领域调查机构QURECA的统计，去年全球量子科学技术投资规模估计约为38.6亿美元，并且每年都在快速增长。

担任国民力量党人工智能半导体特别委员会委员长的议员 Ko Dongjin 表示：“量子领域本身就是一项重要技术，同时在半导体安全等未来产业方面也具有巨大的外溢效应和潜在影响力，必须积极培育。”

◇投资若滞后，本土市场恐将拱手让给外国企业= 我国政府的量子战略虽然启动略晚，但推进速度并不逊于历届任何一届政府。2022年，政府制定了国家战略技术培育方案，将量子技术选定为12项国家必备战略技术中的核心基础技术；去年又为实现量子经济制定了三阶段发展战略和七大推进战略。近期举行的“Quantum Korea”活动，也成为验证政府对量子技术关注度的契机。

这一活动于去年首次举办。总统 Yoon Suk Yeol 亲自出席，明确表明培育量子产业的意志，这是一次重要成果。上月25日在京畿道高阳市一山KINTEX举行的“Quantum Korea 2024”活动上，英国和丹麦分别组织由企业、研究人员及政府部门相关人士组成的代表团参会，澳大利亚、瑞士、以色列等9个国家的大使馆也派员出席，活动已成长为具有相当影响力的国际性盛会。

量子光学与量子信息科学权威学者、量子计算机企业QuEra Computing联合创始人、美国哈佛大学教授 Mikhail Lukin 在特别演讲中预告，量子计算机时代已经迫在眉睫。他认为，长期以来被视为量子计算机短板的错误问题，很快将迎来解决方案。传统计算机只以0和1作为信息基本单位，而量子计算机则可以让0和1同时共存。在这一过程中可以实现极高的运算性能，但计算过程中发生错误的可能性也很大。即便运算速度再快，如果存在错误也毫无意义。快速且准确的计算正是量子计算机成功的必要条件。Lukin教授表示：“量子计算机纠错技术的开发已经全面展开，如果进一步深入研究这一领域，将能加速大规模量子计算机的实现。”

不过，本次活动中最引人注目的展台大多来自外国企业，典型代表便是IBM、IonQ和Pasqal。IBM展示了将在延世大学安装并运行的量子计算机系统“Quantum System One”，备受瞩目。

IBM量子计算事业总负责人、常务理事Pyo Changhee正在IBM Quantum System One实物模型前进行讲解。照片由韩国IBM提供

IBM从日本运来等比例模型，展示“Quantum System One”量子计算机系统，彰显其抢占韩国量子计算机市场的强烈意愿。该系统计划于年内安装在延世大学松岛国际校区并投入运行。Quantum System One具备127量子比特的性能，预计将对国内生物研究作出巨大贡献。与以往通过云环境访问的量子计算机相比，该系统可实现更快速的使用，因此被普遍预计将受到研究人员的热烈欢迎。

由韩裔科学家 Kim Jungsang 博士创立的IonQ也展出了36量子比特级别的量子计算机。IonQ利用离子阱方式的量子比特开展量子计算机研究，并与成均馆大学开展合作。