量子竞赛:美国仍领先,但中国紧随其后

美国在量子信息科学、工程与技术(QISET)领域保持着微弱但显著的优势。然而,这一差距正在迅速缩小,几年内可能完全消失。这一结论出自研究机构特别竞争研究项目(SCSP)编制的详细分析报告《量子竞争》。
专家们从五个关键维度评估了全球两大领先大国的地位:创新、工业潜力、市场生态、人才储备和政府杠杆。美国在其中四项领先。中国唯一超越竞争对手的类别是政府杠杆,这直接源于北京方面集中化的战略、强大的政府支持以及长期规划。
美国的优势:创新与资本
美国生态系统在学术影响力方面展现出令人瞩目的成果。2025年,美国研究人员贡献了35%的量子技术领域被引用最多的科学论文。相比之下,中国的占比为23%。美国在量子纠错领域的优势尤为突出:该领域55%的被引用最多的专利属于美国作者,而中国仅为18%。
软件生态系统是美国的另一张王牌。全球开发者主要使用美国工具,例如IBM的Qiskit(截至2025年12月下载量超过45万次)和谷歌的Cirq。相比之下,中国本源量子的同类产品PyQPanda下载量仅略超4000次。在市场领域,截至2024年,美国量子领域已公布的私人投资总额约为53亿美元,部署的量子计算机数量估计在39至73台之间,而中国为15至18台(不过后者数字可能因透明度较低而被低估)。
中国的突破:材料、算法与网络
北京在多个关键领域展现出爆发式进步。在先进量子材料领域,中国研究人员贡献了约50%的最强论文,这是大学、国家实验室和国家机构协同工作的成果。在量子算法方面,2025年中国在专利数量上以约5:2的比例超越美国。
中国最令人印象深刻的优势在于量子网络。该国已部署了总长6277英里的光纤量子密钥分发(QKD)系统,以及186英里的直接量子通信网络。在美国,类似项目目前仅限于区域性测试段。同时,华盛顿方面有意不将QKD作为优先事项,指出该技术部署存在困难。
生产与人才:美国的风险领域
报告中的工业部分揭示了美国的一个令人担忧的趋势。在美国建造生产量子设备所需的高等级洁净室,成本为每平方英尺800至1000美元,而在中国约为150美元,且地方政府补贴高达30%的成本。在人才方面,中国也在加大压力:自2020年以来,中国每年在STEM领域培养的博士毕业生数量比美国多50%以上,而且自2000年以来,中国的博士毕业生增长速度是美国的三倍。
资金与战略:不同的模式
截至2024年底,中国对量子技术的政府资助估计约为150亿美元,而美国在过去七年中的类似投入约为60亿美元。美国模式仍然是去中心化的,依赖大学、初创公司和大型科技公司。中国模式则是国家实验室、产业中心与长期规划的结合。
我的分析:这场竞赛的结果将更多地取决于将研究快速转化为可扩展且稳定系统的能力,而非科学突破本身。美国目前凭借其创新生态系统和私人资本占据优势,但中国凭借其庞大的政府资助规模和集中化规划,完全有可能在未来3至5年内夺取主动权,尤其是在工业生产和基础设施部署方面。对于加密行业而言,这意味着区块链和加密算法的量子抗性问题不再是假设性的,而是迫在眉睫的。