英国发布量子技术路线图
2015年10月26日，作为英国国家量子技术战略的后续，“创新英国”组织（Innovate UK，原英国技术战略委员会）发布了《英国量子技术路线图》[1]，以求引导英国未来20年量子技术研发工作与投资。
路线图分析了各类量子技术可能实现商业化的时间，包括：
1、短期（0-5年）：量子系统组件、量子钟、非医学成像技术（电磁、重力影像仪，单光子成像）、量子安全通信（点对点安全通信）。
2、中期（5-10年）：医学成像技术、导航（高精度惯性导航）、第二代组件（固态、小型化、自给式量子器件，例如加速度计）。
3、长期（10年以上）：量子安全通信（复杂网络通信）、消费品中的量子技术、量子计算。
路线图将以上10组技术归纳为7项重要的量子技术并制定了相应的路线图，具体内容见表1。
表1 具体的重点领域路线图
| 领域 |
机遇 |
任务 |
实现时间/年 | 年度市场价值/英镑 |
| 量子组件技术 |
量子组件将从一次性定制零件发展为多用途的高性能器件，促进大规模制造，带来高质量组件并降低成本。可能实现商业化的组件包括：微型振荡器；高精度加速度计/重力仪；量子随机数发生器；高精度陀螺仪；量子通信相关模块；组件子系统等。 |
为全球量子技术研究团体提供实验室设备和研究工艺设备 | 0-5 |
1000万-1亿 |
| 为各种衍生应用提供组件 | 0-20 |
1000万-1亿 | ||
| 为量子技术产业发展提供组件和工艺设备 | 5-20 |
1000万-1亿 | ||
| 组装独立的原子芯片及冷原子传感器形成实用产品 | 10-15 |
1000万-1亿 | ||
| 原子钟 |
未来5年有望出现下一代原子钟与安全量子通信系统，实现国防、电信、金融产业用的精准定时与导航器件。未来5-10年可能开发出冷原子或晶格钟，量子定时器件将产生1亿英镑的市场。 |
将英国的原子钟做成一个紧凑的电子模块 | 3-5 |
1000万-1亿 |
| 英国原子钟作为电子组件达到现行国家标准要求的准确度 | 5-10 |
1000万-1亿 | ||
| 制成紧凑低能耗的模块，为电信、金融和能源行业提供计时 | 5-10 |
≤1000万 | ||
| 量子传感器 |
未来10年，量子引力场和梯度传感器将得到发展。长期来看，量子传感器可用于神经科学，实现更高精度的体外信号测量，并更好地控制噪声和解释信号。量子磁感器早期可用于计算机游戏中的手势识别。 |
应用于国防的空隙探测和重力成像 | 3-10 |
≤1000万 |
| 太空量子传感器（用于环境监测、冰山监测、地震预报等） | 5-10 |
1000万-1亿 | ||
| 用于民用工程、油气行业的空隙探测和重力成像 | 10-15 |
≤1000万 | ||
| 用于国防作战的远距离全面密度制图 | 10-20 |
1000万-1亿 | ||
| 针对大众消费应用的芯片设备 | 15-20 |
>1亿 | ||
| 量子惯性传感器 |
量子惯性测量单元（IMU）将在未来5-10年出现并提供优于现有IMU数千倍的性能，取代GPS导航。2018-2030年，新型量子导航系统可用于潜水器和机器人的精准导航及卫星导航系统无法使用的地方。 |
达到GPS同等精度的水下抗干扰导航系统 | 5-10 |
≤1000万 |
| 没有GPS时的军用车辆导航 | 10-15 |
1000万-1亿 | ||
| 在采矿和挖掘时保证更高精度和更安全的地下导航系统 | 10-15 |
1000万-1亿 | ||
| 量子无人水下航行器 | 10-15 |
1000万-1亿 | ||
| 量子建筑物内导航设备 | 10-20 |
1000万-1亿 | ||
| 多种消费应用：汽车导航、手机、电子地图显示和信息系统 | 10-20 |
>1亿 | ||
| 量子通信 |
量子安全公钥加密依赖于数学假设以及基于量子技术的密钥分发，适当地混合这两类加密方法有望确保当前通信的安全，并在未来实现对敏感数据传输的保护。长期来看，利用光量子中继器或卫星可能实现全球量子通信。 |
量子密钥点对点连接 | 5-10 |
1000万-1亿 |
| 量子密钥网络 | 5-15 |
≤1000万 | ||
| 量子密钥自动取款机（任意空间安全链接） | 10-15 |
1000万-1亿 | ||
| 量子密钥卫星通信 | 10-15 |
1000万-1亿 | ||
| 量子增强影像 |
5年内有望应用于面向国防和环境监控的显微镜和望远镜等科学设备，一旦获得监管机构批准，还有可能在5-10年内应用于医学成像设备。 |
用于气体检测的非量子手持光谱设备（低成本、高稳定性激光光源） | 3-10 |
≤1000万 |
| 非破坏性的生物显微镜 | 3-10 |
≤1000万 | ||
| 对心和脑功能的医学诊断 | 5-20 |
1000万-1亿 | ||
| 改进的军用光学和热成像 | 10-20 |
1000万-1亿 | ||
| 量子计算机 |
提供了一种全新的、更强大的方法来解决传统计算机难以解决的问题或大规模挑战，但具体商业化普及尚需10-20年。此外，需要一定程度的标准化。 |
解决量子计算机中的重要棘手问题 | 5-25 |
1000万-1亿 |
| 针对高价值问题的量子云计算服务 | 10-20 |
1000万-1亿 | ||
| 高性能、低功耗的家庭计算 | 20-25 |
>1亿 |
为推动量子技术发展，该路线图还确定了五大核心主题：促进应用并创造市场机遇；创建坚实的科研基础与能力；培养量子技术领域技能娴熟的劳动力；打造合适的社会与监管环境；通过国际合作使英国最大程度地获益。
（张娟 李宏）