德国发布量子技术行动计划

作者: 2023-06-15 16:01 来源:
放大 缩小
 

426日,德国联邦政府通过了由联邦教研部(BMBF)提出的《量子技术行动计划》[1],目的是使德国成为量子技术的世界领导者,并确保对这一重要未来技术的主权使用。该行动计划是联邦政府2023~2026年量子技术活动的新战略框架,制定了3个优先事项:将量子技术投入应用、有针对性地推动技术开发、为强大的生态系统创造良好条件。联邦政府将与科学组织一起,为此目的提供约30亿欧元(约合227.46亿元人民币)。

一、3个优先事项

1、使量子技术可用于经济、社会和政府机构

1)经济创新。量子传感器和量子通信领域,联邦政府将通过量子传感技术灯塔项目将第一批应用推向市场,例如在原材料勘探、建筑地基勘察和高精度惯性定位和导航系统的使用;通过有针对性的支持,构建网络化的量子通信产业,从材料、组件到模块和网络,再到网络安全和软件,并将第一批来自德国的可应用的量子通信组件推向市场;到2026年,至少在5个不同的行业实现产品应用;通过量子计量学为量子技术领域的质量保证创造条件。量子计算领域,联邦政府将通过开放开发的方式开发量子计算在商业和社会的实际应用;支持全栈式量子计算开发,特别是算法、应用软件和用户的早期参与;到2032年,通过企业的具体应用实现量子优势。

2)社会挑战。通过量子传感技术灯塔项目,为医学诊断和成像创造新的可能性;支持欧洲地球观测任务的准备工作,基于量子重力测量/梯度测量监测气候变化,并为此推动下一代基于卫星的重力场量子传感器的开发(达到TRL 5);将用于卫星导航系统的光学钟和惯性传感的量子陀螺仪的开发推向应用成熟。

3)安全和主权。联邦政府将通过后量子密码学和互补量子通信,确保商业和公共行政部门、安全机构和联邦国防军的数据安全。为此,将推动德国向后量子密码学迁移;促进抗量子密码系统的开发,并通过标准确保其质量;促进量子密钥分发作为后量子密码学和量子通信的补充技术;调查量子技术在联邦和政府网络中的使用情况,重点考察对通信安全的影响;促进长距离量子通信链路(>200公里)的量子中继器的研发;促进量子通信在实际应用中的安全性研究,分析潜在的攻击和有效的应对措施;促进基于量子力学原理的安全技术研究,如基于量子效应的安全令牌;加快对量子通信和量子传感技术的认证,使其在工业和公共机构中得到可靠的使用;为量子通信提供第一个必要的基础设施。

2、有针对性地推动技术开发,着眼于未来的应用

1)突破技术界限。通过定向资助,确保并扩大德国在基础技术方面的强势地位;开发用于传感器、导航和通信的太空光子和光电关键部件,并将其推向市场,例如微集成激光器、量子源、探测器、调制器或频率梳;推动量子计算硬件的发展,到2026年开发一台与国际发展比肩的量子计算机,并至少有100个可单独控制的量子比特,中期可扩展到500个量子比特。此外,还将开发适合应用领域的高性能专用硬件。

2)制定标准。支持量子技术领域的标准化活动,并加强德国和欧洲在标准化委员会的参与;建立高质量量子技术基础设施。

3、为强大的生态系统创造良好条件

1)加强生态系统。资助建立工业和科学联盟,在基础研究人员、开发人员和用户之间建立密切联系;利用研究订单刺激生态系统,例如,通过研究合同为德国航空航天中心和高斯超级计算中心采购量子计算机;提供研讨会和交流论坛,加强技术研发的交流和协同。

2)加强创业文化和创新型企业。资助量子技术领域的大学和科研机构成立衍生企业;专项支持中小型企业;为年轻公司、初创企业和中小型企业提供获得大学和科研机构量子技术专业知识和基础设施的便利;在公共风险资本和私人投资者之间建立联系。

3)激发兴趣,吸引专业人才。展示不同职业发展路径的机会和可能性;分析德国量子技术开发者和使用者的需求以及人才培养领域的相关能力,以评估必要措施的范围;促进物理学以外的学科,特别是计算机科学和工程等相关领域对量子技术的利用;支持具有实践经验的量子专业人员的教育和培训。

4)识别机会并关注影响。通过专家委员会、协会与科学界和工业界专家及社会主体不断进行交流,同时建立一个系统、持续的生态系统监测,在早期阶段关注量子技术的新发展和后果,及时应对可能出现的不良事态。

二、预期里程碑

行动计划的成功是通过里程碑来衡量的,在2026年行动计划结束时,德国将实现以下里程碑,具体取决于技术领域:

1、量子计算。提供具有国际竞争力的量子计算机,至少具有100个可单独控制的量子比特,可扩展到500个量子比特;开发适用于量子计算应用领域的高性能专用硬件;德国量子计算创业生态系统的技术经济发展跻身欧盟前三,并至少达到美国或日本等重要非欧洲工业化国家的水平;至少有60个量子计算的终端用户活跃在德国。

2、量子传感器。市场上有5款量子传感器技术的新产品;满足下一代伽利略时钟要求的光学时钟。

3、量子通信和后量子密码学。在选定的政府机构地点之间建立第一个防窃听,即量子加密通信测试路线;在量子通信领域成立更多的初创企业/公司;实现用于量子通信和时间、频率分配的全国光纤骨干网;演示第一个量子中继器测试轨道;发射第一批量子密钥分配的测试卫星;制定向后量子密码学迁移的战略;继续为高安全领域向后量子密码学的迁移;在其他安全关键领域启动向后量子密码学的迁移;将后量子密码学方法集成到实际的IT安全解决方案中。

4、标准化。建立量子技术的质量基础设施,对量子技术组件和比较基准进行客观、独立的表征、认定和标准化。             (葛春雷)



[1] Handlungskonzept Quantentechnologien beschlossen. https://www.bmbf.de/bmbf/shareddocs/kurzmeldungen/de/2023/04/230425-handlungskonzept-quantentechnologien.html#searchFacets

附件: