2月13日，日本文部科学省基础前沿研究会下属的量子科技委员会发表了《关于量子科学技术的最新推动方向》^[1]的中期报告，提出了日本未来在该领域应重点发展的方向。量子科学技术在物联网、人工智能、健康医疗、自动驾驶等方面有广泛应用，尤其对于日本实现近年来提出的“社会5.0”和建设健康长寿社会有重要价值。

1、量子信息处理和通信

（1）量子计算。主要包括超导量子比特、自旋量子比特、量子退火等技术。日本学者在超导量子比特、自旋量子比特等事关量子计算的关键性技术方面提出了具有原创性的理论；应发挥日本在物理学、材料学方面的长期优势，在超导量子比特、自旋量子比特的集成化方面，重点发展与电子回路设计、格式化、过程化相关的半导体技术和光技术；将量子计算应用于实现最优化组合，如物联网时代物流和资源的配比、人工智能方面的信息处理等。

（2）量子模拟。主要包括冷却原子、分子的量子模拟器技术等。日本应发挥在量子理论、强关联电子体系、光技术等方面优势，模拟非恒定状态下的时间发展状态、玻璃或液体等不规则物质；在光晶时钟和相干控制领域，发展并灵活运用冷却原子、分子的量子模拟器技术；继续保持日本在光学因子和玻璃加工、电子工学等领域的高水平制造技术。

（3）量子通信与密码。主要包括量子通信与量子密码等。量子通信与密码建立在信息理论、光网络、无线网络等多领域技术交叉融合的基础之上，日本已经着手基础理论方面研究，有望在未来占据优势，必须应重视近年来出现的新理念，培养具有交叉学科背景的综合人才；在量子中继所必须的装置集成化方面，日本可发挥在半导体、金刚石结晶生长技术等方面的优势，发展量子装置技术成为日本新的优势领域。

2、量子测量、传感器和影像技术

（1）固体量子传感器。固体传感器技术在物联网、日本提出的“社会5.0”时代、健康长寿社会有重要意义，尤其在医疗、能源、制造等方面的广泛应用，而日本当前关于固体量子传感器的研究并不多，应得到特别重视。日本在研究固体传感器技术时，在原材料方面依赖海外国家，应大力开展国际共同研究。

（2）量子纠缠光。指运用量子纠缠光，研发不受恶劣气象和逆光条件的量子雷达照相机、即使有水分也不影响解析能力的光学相干层析成像（OCT）技术。量子纠缠光技术在医疗领域的视网膜疾病早期诊断、自动驾驶方面实现准确判断和操控具有重要意义，有助于日本实现高度自动化的社会5.0和健康长寿社会。当前日本在应用量子纠缠光的生物影像技术方面已经走在世界前列，并成功研制世界首台量子纠缠光显微镜，然而在量子雷达照相机方面的研究力量较少。日本应发挥光学传统优势，加强物理学与生物学交叉融合方面的研究。

（3）光晶格钟。指运用了激光束技术的时钟，将使测量“时空弯曲”成为可能，涉及量子惯性传感器和共通性基础技术等。光晶格钟在基础研究方面使测量“时空弯曲”成为可能，在应用方面对于测量地形、海底地壳变动、岩浆等地震和火山研究方面有重要价值。日本的光晶格钟精度已经走在世界前列，今后有望为国际学术界重新定义秒的定义、在探索火山地震方面实现新突破。

3、最尖端光电和激光技术

（1）极短脉冲激光器。毫微微秒级的脉冲激光器在近十年间逐渐小型化、商业化，使将来追踪分子运动成为可能。可用于探索光合成等化学反应的机理、分析材料特性，通过控制电子状态开发高性能电池、超高密度的磁场装置等。目前日本在该领域的部分关键技术处于优势地位，尤其在相干控制的研究方面处于领先，未来有望实现突破。

（2）功率激光器。功率激光器技术可用于制造具备新的物理性质和特性的新材料，在产业创新方面被寄予厚望。另外，功率激光器技术可用来驱动生成类似行星内部或核聚变等高密度、高能量的极限状态，在地球行星物理学领域、核聚变工程学等方面有广泛的应用，是一种能够加速获取新发现的工具。目前，日本在应用于高性能激光器的陶瓷和高耐强度的光子技术方面处于优势，应发挥光子器件技术方面的优势，实现世界最稳定的激光电子加速。

（3）产业化技术。在人工智能、物联网时代，研发应用于集成电路极精细加工的极紫外光刻技术。通过信息物理系统（CPS）的高品位、节能型射线加工技术，革新材料业和装备制造业。目前，日本在加工用激光器方面的CO₂激光器、光刻激光器方面拥有一定竞争力，但是在纤维激光器方面落后美国和德国。在高品位加工方面，日本应重视短波和短脉冲激光器的研发，选择适宜的原材料以确保技术优势。 （惠仲阳）