英国国家量子战略2023

国家量子策略 2023年3月 版权©皇冠2023 除非另有说明，否则本出版物根据开放政府许可证v3.0的条款进行许可。要查看此许可证，请访问nationalarchives.gov.uk/doc/open-government-licence/version/3或写信给信息政策小组，国家档案馆，Kew，伦敦TW94DU，或发送电子邮件：psi@nationalarchives.gsi.gov.uk。 如果我们确定了任何第三方版权信息，您需要获得相关版权所有者的许可。有关本出版物的任何查询，请发送至：OfQenquiries@beis.gov.uk 内容 部长级前言 5 执行概要 7 建立在强大的基础 8 一个新的十年愿景,计划和承诺 10 个目标 11优 先行动 在英 国12简介:量子技术15量子技术是什么?15个国家量子技术计划16个英国的优势18个 挑战19我 们的方法21日 十年愿景和目标22日目标1:世界领先的研究和技能24的研究与开发24技能26日 建立quantum-literate劳动力28日国 际伙伴关系30目标2:支持业务32 个英国量子领域 32与 量子部门携手合作 33商 业化和加速器 33的 基础设施 33岁 的英国业务提供支持 37释 放创新的投资 38日 益增长的全球供应链 39量 子企业吸引到英国 40目 标3：推动量子技术在英国的采用41量子技术社会好42个 用于量子计算应用的NQCC测试台44 通过政府信号和采购以身作则45 目标4：引领量子监管和保护行业47保护英国部门支持经济增长48缓 和与量子相关联的风险50的技术标准51量 子技术的保证52岁的结论54 实现54 岁的总结行动56 国家量子策略 部长级前言 第一代量子技术创造了许多我们现在认为理所当然的创新，从MRI机器到移动设备。然而，英国实验室出现了一些鲜为人知但同样强大的发明，这些发明可能会使我们的世界面目全非。 这些发明将改善英国每个人的生活，从改善医疗保健和加快药物发现，到促进经济增长和安全以及提供就业机会。它们还将帮助我们应对气候变化，为我们的孩子建立一个可持续的未来，并帮助英国应对日益严重的全球波动，正如政府的综合审查更新中所述。 量子改写了经典物理学的规则，这样做使我们能够做以前认为不可能的事情。例如，精密灵敏的脑部扫描仪将揭示对癫痫或痴呆的新见解，或者让我们从地表看到地下的传感器。这些已经在今天的现实环境中使用。 2023年，政府成立了科学、创新和技术部（DSIT），以实现我们成为世界上最具创新性的经济体和科技超级大国的使命。量子技术是这一使命的核心，不仅是我们未来的五大优先技术之一——量子、人工智能、工程生物学、半导体、未来电信——而且是一种可以释放该名单上其他技术的全部潜力的技术。 英国已经是量子技术的全球领导者。2014年，我们建立了世界上第一个国家量子技术计划，以支持优秀的研究，并开始将技术从研究环境中带走。英国高度协作的量子社区反映了近十年前的远见卓识。英国在量子方面拥有世界领先的优势，包括我们深厚的研究人才、在不同量子技术中积累的知识、我们快速增长的量子行业以及我们在整个量子和相关供应链中的优势。 我们决心以远见卓识和长期资金确定性来巩固这些优势。这项国家战略阐述了我们对英国量子技术新的十年雄心勃勃的承诺。我们坚信，英国应该在这一物理科学领域引领世界，并在整个经济中提供硬件、工程和先进制造业以及软件和应用方面的机会和就业机会。作为我们新部门在强有力的长期规划的支持下立即采取行动的精神的一部分，我们将在未来十年内向量子投资25亿英镑，将我们对量子的投资增加一倍以上，目的是在此基础上吸引大量额外的私人投资。 国家量子策略 这个十年计划将资助量子研究的新领域，支持和发展我们不断增长的量子部门，为量子革命准备更广泛的经济，并确保英国在量子技术的监管和道德使用方面处于国际领先地位。我们将使英国成为尖端科学突破的发源地，成为世界上启动和发展量子业务的最佳场所，成为国际量子和技术界的领先声音，以及吸引国际量子人才的磁石。 我们与英国量子社区携手合作，使这一国家战略取得成果;我要感谢所有为这一进程作出贡献的人。艰苦的工作现在开始，共同实现其目标。 Rt亲爱的米歇尔DonelanMP 科学、创新和技术大臣 执行概要 在接下来的十年里，量子技术将彻底改变英国生活的许多方面，并为英国的经济、社会和我们保护地球的方式带来巨大的好处。英国处于世界领先地位，正如综合审查更新中所述，数量是政府的首要任务之一。 该战略制定了我们未来十年的计划，在迄今为止成功的基础上，实现这些技术对英国的惊人潜力。 量子技术利用原子尺度的现象来寻找操纵信息的新方法。这些技术有朝一日将有可能解决目前即使是最强大的高性能经典计算机也无法解决的复杂问题，并将使我们能够在传感、定时、成像和通信方面达到全新的领域。 量子技术已经为我们一些最大的社会挑战提供了可能的解决方案，也许最令人兴奋的是，它提供了尚未探索的未来能力。它们将改善生活，推动经济增长，创造就业机会，使我们更加安全。 量子计算机计算能力的指数级增长可能会彻底改变我们的医疗保健系统-从显着改进的药物发现技术到根据遗传和环境因素为个人提供个性化治疗-有助于管理和充分利用我们的国家能源基础设施，甚至加速通往自主和全新人工智能应用的道路。它可以通过改进太阳能电池板和电池以及减少数据中心的能源需求来实现我们的可持续发展目标。在未来三到五年内，量子计算可以在全球范围内带来50亿至100亿美元的收益;在未来十五到三十年内 ，这一数字将上升到4500亿至8500亿美元。1 量子传感和成像可以提供前所未有的洞察，了解地下的东西——在环境监测和大型建设项目中节省数十亿美元——开辟诊断和治疗疾病以及监测和减少人眼看不见的温室气体排放的新方法。到2030年，量子传感可以产生至少50亿美元的收入。2 量子时钟和通信可以帮助我们开发新的导航和计时功能，而无需卫星链路，提供 1波士顿咨询集团2021年7月“在量子计算中，当'如果'变成'何时'时会发生什么？ 2麦肯锡公司,2021年12月 提高铁路、电信和应急服务的弹性，并帮助保护全球通信网络免受网络犯罪的侵害。到 2030年，量子通信的收入估计将达到80亿美元。3 那些率先开发量子技术并在整个经济中广泛使用它们的国家，将在生产力、经济增长、健康、可持续性以及国家安全和弹性方面拥有巨大的优势，尤其是因为量子计算机有望破坏用于保护互联网的密码学。这意味着量子是政府的优先技术，对我们的经济增长、经济安全、国家安全和国防仍然至关重要。我们正处于开发和商业化这些功能的全球竞赛中。英国是先行者，但其他国家正在加快自己的努力。现在投资量子，以我们已经建立的优势为基础，将确保我们为英国提供量子技术。 建立在强大的基础 我们在英国已经取得了长足的进步，从2014年开始在研发方面投入了10亿英镑。4在其十年的生命周期中，该计划在量子计算、传感器和定时、成像和通信方面建立了领先的能力，并帮助建立了进入市场的道路。因此，英国在量子方面拥有相当大的优势和机会： 我们投资于量子技能，资助研究生研究和奖学金，并拥有一些世界领先的量子专家。我们的人才是在英国设立量子业务的关键吸引力。 我们有一个快速增长的量子行业-我们在量子公司数量方面排名世界第二，仅次于美国，在吸引私人投资方面排名第二，在欧洲的竞争中处于领先地位。5 英国发展中的量子行业拥有广泛的能力，公司涉及量子技术的范围——计算、通信、传感 、成像和计时。我们还被公认为开发用于纠错和应用的量子计算软件的世界领先者。 我们在供应链中拥有工业优势，在光子学、电子学和低温学等领域，这些领域对量子技术至关重要。我们 3麦肯锡公司,2021年12月 4英国国家量子技术规划(NQTP) 5使用量子内幕数据的DSIT内部分析，2023年2月。有关更多详细信息，请参阅技术附件。 拥有世界领先的集群，例如南威尔士的化合物半导体集群和苏格兰历史悠久的光子集群 。 英国量子社区内部的合作程度是一种特殊而罕见的优势。政府仅通过创新英国商业化量子挑战赛就资助了涉及141个量子组织的139个项目。6英国社区的不同元素之间的相互作用-从硬件到软件，再到组件和推动因素-特别强烈。 通过国家物理实验室，我们的测试和保证能力是世界上最好的，也是该行业的关键推动者。 我们还拥有关键的用户部门优势，例如在太空、金融、航空航天、国防和生命科学领域，这为量子技术提供了强大的国内市场。 我们在人工智能、高性能计算、空间、电信和工程生物学等其他技术方面也很强大，这些技术与量子技术相结合可以提高能力和影响力。 迄今为止，政府通过国家量子技术计划进行的投资在我们的量子领域创造了一个独特而多样化的人才、能力和专业知识库。然而，鉴于全球变化的步伐以及将量子投入广泛使用的挑战，现在是为未来十年制定明确的雄心和资金确定性的合适时机，以利用这一领先地位并加速商业化之路。 该战略提出了一种大胆而雄心勃勃的方法，以支持英国的量子技术，涉及量子计算，传感，计时，成像和通信的广泛领域。我们将在不同的硬件平台、软件和组件方面发展英国的优势，并加强我们在整个供应链中的能力。尽管国际合作是我们方法的重要组成部分，但纯粹依赖其他国家获得这些关键技术并不符合英国的利益。我们还将投资并加强关键的生态系统推动因素，如技能、基础设施 、监管和标准。我们将监测这些技术在英国和其他国家的发展以及市场的发展，以确保我们能够灵活地为英国提供最佳结果。 6英国量子技术挑战赛，目录，UKRI 一个新的十年愿景,计划和承诺 我们的愿景是，到2033年，英国成为领先的量子经济，拥有世界领先的行业，量子技术是英国未来数字基础设施和先进制造业基地不可或缺的一部分，推动增长并帮助建立一个繁荣和有弹性的经济和社会。 为了实现这一目标，我们将在2024年的十年内投入25亿英镑在英国开发量子技术，是目前公共投资的两倍多。 -其目的是为该计划额外创造10亿英镑的私人投资。该计划将： 确保英国拥有世界领先的量子科学和工程，不断增长的英国知识和技能 支持商业，使英国成为量子业务的首选之地，成为全球供应链不可或缺的一部分，以及投资者和全球人才的首选地点 推动英国采用和使用量子技术，为经济和社会以及我们的国家安全带来好处 创建一个国家和国际监管框架，支持量子技术的创新和道德使用，并保护英国的能力和国家安全 该战略提出了十年愿景、计划和优先行动。随着量子技术的发展，英国将需要做出一些关键的战略决策，以确定在哪里集中精力来实现这些技术的好处。在这个早期阶段，除了专注于软件和用例探索外，重要的是继续建立科学，发展充满活力的生态系统，探索英国拥有世界领先优势的一系列技术平台和供应链部分。但同样重要的是，在可能的时间和时间更具针对性，与行业合作，加速高价值应用的发展，因为它们将发展出世界级的量子领域，并为经济和社会带来好处。 因此，我们将与英国量子界充分协商，根据进展和更广泛的趋势，在更广泛的计划中制定我们的优先行动。我们将定期向总理主持的国家科学技术委员会报告，并发表年度报告。 目标 英国今天的位置 2033年目标 确保英国拥有世界领先的量子科学和工程，不断增长的英国知识和技能 在产生量子学术成果的前10个国家中，英国的量子科学质量和影响力排名第三。（基于2017-21年领域加权引文影响）。 到2033年我们将保持前三的位置提高我们量子科学出版物的质量，同时增加我们研究出版物的数量。 自2014年以来，英国已资助了470多名从事量子技术或相关学科的研究生研究。 到2033年，我们将资助另外1000名量子相关学科的研究生。 与美国就量子合作达成双边安排。 到2033年，我们将与另外5个主要量子国家达成双边安排，以实质性合作工作方案为基础 支持商业，使英国成为量子业务的首选之地，成为全球供应链不可或