法国发布量子技术国家战略

作者: 2021-05-21 13:43 来源:
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121日,法国总统马克龙发布《法国量子技术国家战略》[1],计划5年内在量子技术领域投入18.15亿欧元,使法国跻身量子技术国际第一梯队,在研发投入上比肩美国和中国。其中,量子计算机是该战略的核心重点。

一、关键目标

掌握关键量子技术,如量子加速器、量子模拟器、量子计算机、量子计算软件、量子传感器、量子通信、后量子密码学等;到2023年,成为第一批开发通用量子计算机原型机的国家,成为全球规模化量子计算机竞赛的领头羊;掌握量子技术关键产业部门;成为第一个拥有硅-28(用于生产硅量子比特)工业生产线的国家;以优越的创新环境加强对国际人才的吸引力。

二、重点方向

为确保法国在量子技术及其工业应用上的独立性,法国量子技术国家战略支持全价值链的量子技术研发,确定六大技术方向和生态环境建设等7个优先发展重点。

1、量子模拟器和量子加速器(NISQ)。资助金额为3.52亿欧元,借助法国国家大型计算中心(GENCI)的高性能计算设施和法国原子能与可替代能源委员会(CEA)等力量,构建世界首个通用量子计算机基础设施,从软件和硬件角度将量子加速器集成到超级计算机系统,从而减少依赖单一技术带来的风险,发展软件、应用程序和用途的生态环境,加强法国在国际上的影响力。在适当时候,将支持量子加速器的工业化。

2、量子计算机(LSQ)。资助金额为4.32亿欧元,在技术组件方面,探索多种解决方案,设计和制造可与微电子产业兼容的稳健量子比特和高性能逻辑门,在硅自旋量子比特、硅传输子(transmon)量子比特、猫量子比特(cat-qubits)、拓扑量子比特、光子量子比特、飞行量子比特(flying qubits)中选择最有前景的候选量子比特,不同发展路径应本着NISQLSQ之间的连续性进行,并强调技术平台和工业化兼容;在系统架构方面,支持开发微型计算架构和领先的电子技术,以控制和纠正各种量子比特技术在走向规模化时出现的错误;在算法方面,开发可应对噪音的算法,并充分利用量子计算机进行扩展,以解决蛋白质折叠、二氧化碳封存、生物催化剂生产等复杂问题。

3、量子传感器。资助金额为2.58亿欧元,巩固法国在冷原子传感器技术上的地位,并开发下一代惯性传感器、磁传感器和原子钟。对于里德堡原子、超导体、金刚石中杂质引起的色心等最成熟的技术,主要支持将基本模块集成到系统环境中,在易腐性约束下改善其特征,重新获得在量子传感器价值链上的主动权。在市场应用方面,提高这些技术的经济可行性,在军用之后扩张新的民用市场,包括纳米核磁共振成像、敌对环境中的工业控制、实地分析、化学和生物学分子分析、储能高压材料研究等。

4、后量子密码学。资助金额为1.56亿欧元,通过算法开发、硬件实现和实验验证等工作,逐步向后量子密码学过渡。过渡期间,后量子算法和当前机制共存。由于标准化算法比传统模拟算法更耗资源,因此将探索在有限资源的硬件设备中实施新算法的可能性。最后,在应用领域开发一些量子传感器,以在较短时间内实现新的加密分析和描述网络安全设备所受的物理攻击。

 

5、量子通信。资助金额为3.25亿欧元,提升开发量子光子元件的能力,使这些元件能集成到现有通信基础设施中。此外,试验和评估现有光纤通信网络原型中量子光子元件的部署,在尼斯和法兰西岛两个区域测试优化新的通信组件和协议,并继续参与欧洲量子通信基础设施计划。在算法方面,开发用于分布式量子计算和盲量子计算的新通信协议,开发用于地球和空间观测的远距离干涉测量协议,布局原子钟以及拓展量子通信的未来应用。最后,致力于识别和纠正量子通信系统的漏洞,增强量子通信设备抵御物理攻击的能力。

6、相关技术。资助金额为2.92亿欧元,开发低温技术,在量子比特的温度耐受性和工业低温技术性能之间找到最佳平衡点;开发用于冷却和操纵子的新激光器;研究小型化、硬化等相关问题,使设备符合使用条件。

7、创新生态建设。一是技能培训和人才培养,预计至2030年创造1.6万个就业岗位,并开展不同级别的培训,在工程学院设置量子物理学、量子算法和工程学相结合的跨学科课程,在技术学院培养量子技术人员;二是基础设施建设,如用于开发功能性纳米材料的制造平台,和结合国家计量、测量设施的量子计量平台;三是加强创业和技术转让,设立两个量子创业投资基金,构建初创企业和大型企业、学界的关系网络。

三、优势机构

法国在量子技术上已有一定基础研究与技术研发储备。法国国家科研中心(CNRS)、法国国家信息与自动化研究所(INRIA)、法国原子能与可替代能源委员会、法国航空航天研究院(ONERA)等国立科研机构拥有物理学和计算机科学的基础研究优势;法国信息技术企业源讯公司(Atos)、意法半导体公司(STMicro)、法国液化空气集团(AirLiquide)、法国核能巨头欧安诺公司(Orano,原新阿海珐公司)等大型企业以及初创企业在微电子、超级计算机及相关新技术上实力强劲。法国将依靠这些优势成为最早开发通用量子计算机的国家之一。

(陈晓怡)



[1] Gouvernment. Stratégie nationale sur les technologies quantiques. https://www.gouvernement.fr/sites/default/files/contenu/piece-jointe/2021/01/dossier_de_presse_quantique_vfinale.pdf

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