量子计算和更广泛的量子信息科学(QIS)比以往任何时候都更多地被列入全球议程。

我们在这里重点讨论英国国家量子技术计划和政策,以及英国在量子技术竞赛中的表现。这篇文章是我们对这一问题持续研究的一部分。在该系列的第一篇文章中,我们开始涵盖了荷兰、欧盟、德国(简短)、美国、中国,以及私营部门的IBM和软银的巨型愿景基金,沙特阿拉伯和阿联酋的参与也很有意思(见 量子、人工智能和地缘政治(3)。绘制量子计算的竞赛图, 2018年12月17日)。

还请阅读后续的文章,以增加绘图的内容。

量子计算竞赛中的中国BATX:从研究到风险投资到药物和金融技术

在文章的结尾,我们更新了对量子竞赛的评估,用两个系列的图表显示公共资金随时间的演变。第一个系列侧重于欧洲国家和美国,然后,第二个系列增加了中国。

在国防部的推动下,一个早期的开始

一个国家安全问题

2012年2月,英国"通过技术保障国家安全"白皮书建议,国防和安全研发应不断发展以应对新的威胁。DSTL/PUB098369 - 2016:5.2.12, 6.1.12, 6.1.13).因此,国防部(MoD)决定效仿美国国防高级研究计划局 - DARPA(同上)。 国防部20%至30%的研究将致力于 "调查并迅速开发有潜力的技术,这些技术有可能实现改变游戏规则和破坏性的优势"(同上)。

量子技术现在直接成为英国安全议程的一部分。

事实上,这不仅导致了国防部内部的发展,因为它制定了具体的量子项目,而且还刺激了向全国范围的量子政策的演变。顺便说一句,英国比美国表现得更敏捷,美国在2018年才开始实施全面的 "量子2.0 "政策(见 绘制量子计算的竞赛图 第一条)。

因此,在2013年11月,英国国防部 国防科学与技术实验室(DSTL)与皇家学会合作,组织了Chicheley Hall会议,该会议现在被视为英国量子2.0战略政策的起点。这次会议聚集了 "领先的学者,来自工业界和相关政府部门的代表",以 "探讨英国如何利用新兴的量子技术,为国防、安全和更广泛的英国经济带来好处"(DSTL/PUB75620 – 2014; DSTL/PUB098369 – 2016).

除了2012年的白皮书之外,国防部将成为英国量子工作背后的驱动力,这并不令人惊讶。事实上,至少从2007年开始,英国国防部在其战略展望文件中就已经将量子科学和技术确定为颠覆性的,需要考虑的。 全球战略趋势 (见2007年第三版至2036年;2010年第四版至2040年;2014年第五版至2045年;当然还有最新的 2018年第六版到2050年 - 了解更多关于 什么是战略远见以及如何做到这一点见我们的方法论部分和我们的 哲学).

正如我们在关于QIS的介绍性文章中所强调的那样,这再次表明了国际安全和地缘政治问题在多大程度上促使目前对量子技术的关注超越了基础科学研究(见"即将到来的量子计算的破坏,人工智能和地缘政治 (1)“).

造福于英国的量子化国家政策

由于这些早期的关注,英国是最早为质量信息系统调动战略和协调框架的国家之一,其预算为2.7亿英镑(约$397.61百万)。1),在2013年宣布的五年内(Gov.uk,"量子技术:英国的一个新时代",2015年3月23日;Olivier Ezratty,"哪些人获得了量子计算机的战斗力?", La Tribune,2018年7月25日)。这导致了 英国国家量子技术计划 (UKNQT),于2014年开始。

资金是通过各种英国机构提供的:工程和物理科学研究的主要资助机构(英国经济研究理事会), 创新英国,在 商业、能源和工业战略部(BEIS)。,在 国家物理实验室,在 政府通信总部(GCHQ),在 国防科学与技术实验室(DSTL) 和 知识转移网络(KTN).这反映了该计划的全面性,以及设计一个整体政府方法的必要性。

在科学资金的基础上提供新的资金,而不是代替它

需要强调的是,这个政策框架是在经典的科学研究资金(即研究、培训和奖学金)之上的,而不是代替它(Pr David Delpy,PPT演示,英国国家量子技术计划,EPSRC,2014年3月7日)。新的UKNQT计划的真正目的是转化科学发现,"利用量子科学的潜力,开发一系列有可能造福英国的新兴技术"(同上,幻灯片2)。因此,它也需要量子力学和相关领域的研究继续下去。

Pr Delpy的演讲,同上,幻灯片3

2013年,通过EPSRC对量子研究的国家经典资助达到约3000万英镑(最终报告和建议。 鼓励英国的发明革命。安德鲁-威蒂爵士对大学和增长的评论,2013年10月第24页)。在2015年和2016年,约为6500万英镑(DSTL/PUB098369)。2

截至今天,EPSRC的整体量子化投资组合代表着以下几点1.7967亿 (但仍然只占整个投资组合的3.27%),其中包括1.2069亿 下图中最大的灰色气泡),我们接下来会详细说明。因此,我们可以假设,我们所谓的 "经典 "研究,即国家政策综合框架之外的研究,在五年内(通常的资助长度)可获得的资金为5898万英镑。3

总量资金被授予21个 "研究组织",大部分是大学。然而,我们还应该考虑--为了进一步研究--英国大学的总体特点,特别是每所大学的特点,因为它们有自己特定的资金来源,通过信托、慈善机构、捐赠和其他方式。

建立一个充满活力的生态系统,走在竞赛的前列

如上图所示,EPSRC的可视化工具还为我们提供了一个按未来研究应用的兴趣部门划分的细目。在这里,我们注意到9150万英镑属于 "没有确定的相关部门"(较大的气泡)。这种无法确定相关部门的情况突出了量子利益相关者所面临的挑战:不确定性和难以想象包括量子技术在内的未来(见"★ 量子、人工智能和地缘政治(2)。量子计算的战场和未来",2018年11月19日 - 以"★"开头的文章是高级文章,只对会员开放。 不过,介绍仍然是开放性的。).

反过来,也很难说服投资者和资助者长期参与到量子化工作中来。同时,也很难找到用户,让他们对QIS感兴趣,让他们为即将到来的革命做好准备。更为复杂的是,我们还不确定QIS的整个未来用途。

能够动员QIS周围的人不仅是科学家和少数人,而且包括工业界在内的所有未来用户,是该部门的一个关键挑战。谁能在动员工作中取得最大成功,谁就有可能在竞争中处于领先地位,并引领未来的量子世界。

英国的量子化国家政策,特别是技术中心是克服这一障碍和动员国家的一种方式。

枢纽

正如我们所看到的,在整个国家政策资金中,有1.2亿英镑专门用于建立 四个量子中心.从2014年12月开始,它们将公共-私营研究-产业伙伴关系付诸实施。因此,它们突出并构建了英国量子政策的综合特征。

每个中心都为确保QIS的实际发展做出了贡献。事实上,通过这些中心和为工业界和来自中心的合作伙伴提供的资金--反之亦然,以及通过共同的项目,潜在用户成为QIS发展的利益相关者。同时,这些中心允许对QIS进行理解。如何以及为什么使用量子技术可能会逐渐出现。

因此,这些中心以某种方式共同开发QIS,具有想象和预见量子技术使用的能力。因此,英国在竞赛中的地位和对新兴的量子革命世界的地位得到了加强。

英国的量子中心

国家传感器和计量学量子技术中心

英国 国家量子技术中心的传感器和计量学 着重于QIS的一个部分,即传感器和计量学。

它获得了3,551万英镑的初始赠款资金(从2014年12月1日至2019年11月30日)。 英国经济研究理事会)

由伯明翰大学牵头,包括格拉斯哥大学、诺丁汉大学、南安普顿大学、斯特拉斯克莱德大学和苏塞克斯大学以及70多个行业合作伙伴。它是根据六个主要部门的实际应用来组织的:国防、运输、制造、石油和天然气、土木工程和医疗保健。

产量

这个 枢纽 该公司专注于量子增强成像和开发超高灵敏度相机。它寻求与 "行业优先事项 "保持一致。 其应用 "包括可视化气体泄漏,看透烟雾,甚至观察墙角或我们的皮肤下面"(见图1)。英国NQT中心).

它收到的初始赠款为230.6万英镑(从2014年12月1日至2019年11月30日)。 英国经济研究理事会)

NQIT或网络化量子信息技术中心

NQIT 试图建立一个量子计算机演示器,即 Q20:20发动机.它收到的初始资金为380.3万英镑(从2014年12月1日至2019年11月30日)。 英国经济研究理事会).

它的方法是通过 "网络化的、混合的光-物质方法来处理量子信息"。此外,它还促进了"产业参与","以确保早期分拆技术的吸收,并确定用户驱动的应用的新机会"。NQIT还特别指出空间部门的量子计算和模拟演示(网站)。

量子通信枢纽

ǞǞǞ 量子通信枢纽 侧重于通过构建和运行量子链路来发展量子通信,主要使用量子密钥分配(QKD)系统。该项目获得了2410万英镑的初始资助(从2014年12月1日至2014年12月31日)。 30-11-2019 – 英国经济研究理事会).

2019年3月26日,英国电信与剑桥大学和约克大学启动了首个125公里的英国量子网络(UKQN)链接--UKQNtel,连接英国电信位于Adastral Park的研究实验室和位于剑桥科学园的剑桥工程系("枢纽合作伙伴合作,将英国的量子网络扩展到电信行业",2019年4月1日)。

该链接是通过光纤建立的,其建设涉及另外两家公司,即位于Adastral公园的高科技ICT公司集群Innovation Martlesham,以及其公司之一ADVA和ID Quantique(同上,"量子网络链接在阿德斯特拉尔公园启动",2019年3月28日)。

因此,建立这种联系可以强调该计划的工业全面性。

这一环节代表了计划中的英国 "大规模量子网络试验台 "的第一阶段(见约克大学的蒂姆-斯皮勒(Pr Tim Spiller),"量子通信枢纽",幻灯片18,2016年5月)。

它在竞赛的这一特定方面对英国进行了强有力的定位,如下图所示,描述了截至2018年12月的主要进展(Helene Lavoix,2018年ICoQC演讲--量子战场与未来,2018年11月30日,法国巴黎,幻灯片7)。

Helene Lavoix,红色(团队)分析协会,"2018年ICoQC演讲--量子战场和未来",2018年11月30日,法国巴黎,幻灯片7

国防部量子资助

同时,国防部还开发了具体的量子应用,考虑到在推动英国整体政策方面发挥的作用,我们可以预期。对于最初的五年计划(2014-2019年),Dstl计划的整体资金达到约3600万英镑。因此,它与每个民用中心相提并论。

它包括 "两个演示器:一个量子导航系统和一个量子重力成像仪,以及(截至2016年7月)46个博士项目" (DSTL/PUB098369: 46-53).

我们正在达到英国第一个NQT努力的终点。当该计划开始时,英国是,与 中国,是少数几个有量子政策的国家之一。现在,许多其他国家也加入到这场竞赛中。因此,必须继续努力。

烈火战车:是马拉松而不是短跑

2018年11月,英国推行其战略,延长了国家量子技术计划。它宣布了2.35亿英镑的资金增长,其中包括建立一个新的国家量子计算中心,在 "9月宣布的8000万英镑用于继续4个量子开发中心的基础上,意味着英国的先驱计划将在2019年至2024年期间获得3.15亿英镑($414,42万)"(gov.uk,"新的资金使英国处于尖端量子技术的最前沿",2018年11月1日)。

最后,在2019年6月13日,政府宣布了一项1.53亿英镑的新计划,通过"。 工业战略挑战基金 (ISCF)的资金,以及来自工业界的2.05亿英镑",以 "支持量子技术的商业化"(创新英国 和 英国研究与创新新的1.53亿英镑计划将英国的量子技术商业化",Gov.uk,2019年6月13日)。

由于ISCF对应的是四年的努力,我们可以 初步估计,相应的年度资金--为了便于各国之间的比较--公共部分为38,250,000英镑($50,320,000),公共部分为51,250,000英镑($67,42000)。 ($50,32,000)用于公共部分,5125万英镑($67,42,000)用于产业部分。 行业的份额。

因此,英国可能会强调,在量子技术方面的总体投资金额 量子技术的综合投资额 "将超过自2014年成立以来的一个重要的10亿英镑投资里程碑 自2014年成立以来,将超过10亿英镑的重要投资里程碑"。 (Gov.uk,新闻稿,"10亿英镑的投资 使英国成为量子技术的领跑者",2019年6月13日)。沟通 的努力以及新闻稿的标题都强调了全球 在该领域的竞争。

在未来的五年里,从2019年到2024年,英国的量子工作将因此至少从每年6300万英镑($82,88万)的国家政策公共预算中受益。在此基础上,我们可以加上估计每年6000万英镑的 "经典科学研究"。最后,如果我们加上2019年6月13日的公告(直到2023年,因此超过四年),我们为整个量子工作每年有1.6125亿英镑($2.13亿)的公共资金和每年5125万英镑($6742万)的产业补充。

因此,在英国NQT的补充下,主要是公共部门的量子化竞争,现在看起来就像下面这一系列的图表。

没有中国的量子化竞赛状况

与中国进行量子化竞赛的状况

对量子化竞赛分析的下一步工作

现在,考虑到该种族的特殊特征(见 绘制量子计算的竞赛图),必须在分析中加入一个自下而上的观点。在那里,我们需要关注生态系统的重要性,关注与国际合作有关的竞争。这是正在进行的工作,除了继续增加新的行为者到我们的地图上。

同时,我们也在努力创建一个指标,我们目前称之为 "量子准备度",它将允许根据比赛和未来世界对不同的参与者进行定位。

注释和书目

特色图片。Chicheley Hall by User: dronir [CC BY-SA 3.0] 通过维基共享资源。

1 英国的计划大约相当于1TP3-T4亿(CRS)之前,英国脱欧和对英镑的相关攻击。为了考虑英镑的下跌,我们估计有一半的计划是在更低的1.315美元兑英镑的汇率(年平均汇率的平均值 从2016年到2019年中).因此,我们得到第一个方案的汇率为1,4726。我们将对所有相应的日期使用这一汇率。因此,英国NQT 1的总金额达到$ 3.9761亿。在接下来的几年里,我们将使用1.315的平均汇率作为近似值。

2 报告中没有提到资助的期限。EPSRCs的资助通常是在五年内授予的项目。因此,我们假设所给出的数字是五年期的。我们将在我们的图表中保留这些数字。这些数字确实是一年中所有年度资金的累积值的近似值。

3最早发现的EPSRC资金是在2006年。它当时相当于每年约53万英镑,然后逐年增加。


Pritchard, Jonathan, and Stephen Till."2014年英国量子技术景观"。国防科学与技术实验室。 DSTL/PUB75620 – 2014.

Pritchard, Jonathan和Stephen Till.编辑。"由英国量子技术社区准备并为其准备的英国量子技术视角。英国量子技术景观2016"。 DSTL/PUB098369 – 2016.

大卫-德尔皮,PowerPoint演示文稿。 英国国家量子技术计划, 英国经济研究理事会, 2014年3月7日。

由Dr Helene Lavoix (MSc PhD Lond)发布

Helene Lavoix博士伦敦大学博士(国际关系) ,是Red Team Analysis Society的总裁/CEO。她专门研究国际关系、国家和国际安全问题的战略预见和早期预警。她目前的工作重点是乌克兰战争、国际秩序和中国的崛起、行星越轨行为和国际关系、战略预见和预警方法、激进化以及新技术和安全。

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