【科技参考】日本公布《量子未来社会愿景》，强化量子技术应用

2022年4月23日，日本政府公布新的量子技术战略——《量子未来社会愿景：通过量子技术实现未来社会愿景及其战略》（以下简称《战略》），将其作为以量子技术推进社会变革、促进经济增长、应对社会挑战的指导性文件。此外，日本政府还曾于2020年1月出台《量子技术创新战略》，两部量子战略相互补充，《量子技术创新战略》聚焦量子技术的研发，《量子未来社会愿景》聚焦发挥量子技术研发成果的作用，以实现经济社会等综合性发展目标。

新《战略》确立了三大基本方针，一是推动量子技术充分融入整个经济社会体系，并与传统技术（如经典计算机、测量与传感、半导体）有机融合，为日本产业创造新增长机会，促进社会问题的解决；二是充分推动尖端量子技术的应用，如量子计算机、量子通信等，并为此完善相关基础设施；三是推动基于量子技术的新产业和初创企业的发展。

《战略》认为，使用量子技术应以“经济发展”“人与自然和谐相处”“提高社会福祉”为价值观，推动实现经济、社会与环境的和谐发展。在经济增长方面，日本将通过量子计算机与经典计算机的结合产生新一代高速计算技术，缩短新的创新假设的形成和验证周期，并通过量子技术实现生产率革命，为日本产业创造新机会，从而促进经济发展。在人与环境和谐共处方面，日本将以量子计算机促进新一代环境友好型材料和最优能源组合的开发，推动实现碳中和目标以及循环经济。在提高社会福祉方面，日本将通过量子加密通信提高安全水平，通过高灵敏量子传感器促进新一代医疗发展，通过量子—经典混合计算技术提高自然灾害预测技术精度，切实提高社会韧性和社会福祉。

同时，《战略》还确立了到2030年应用量子技术应实现的具体目标，分别为：①日本量子技术使用人数超过一千万；②量子产业直接产值达到50万亿日元（约合2.5万亿人民币）；③在量子计算机、量子密码通信、量子计测与传感三大主要量子技术领域培育多家独角兽企业。

量子技术能大幅提高计算、传感和通信性能，能够广泛应用于药物研发和医疗、材料、金融、能源、生活服务、交通、物流、工厂、安全等多个领域，为经济社会创造价值。为此，日本政府主要确立了以下应用场景。

在药物研发和医疗领域，日本将利用量子技术：开展定制化药物研发与制造，针对患者个人症状和体质提供定制化药物；优化化学反应/催化剂和酶设计，实现更快、更高效的药物研发和制药工艺；针对老年痴呆、心脏病等进行高精度诊断；开发并应用超高灵敏度且更小型的核磁共振成像设备（MRI）；构建高安全性通信和安全云，实现医疗记录和个人数据的安全通信和存储。

在材料领域，日本将利用量子技术：开发新材料，如节能、可循环使用、轻量等性能更好的材料以及稀有能源的替代材料；优化化学反应/催化剂和酶设计，如助力实现碳中和及循环经济的高效化学工艺等。

在能源领域，日本将利用量子技术：助力实现智能电网，通过实时连接和控制需求方与供应方变化的智能系统，探索基于可再生能源等实现实时电力优化分配；通过新型电池材料和化学反应开发高效、高性能电池；推动实现电动汽车内高精度电流传感和控制技术，提高单位能源可行驶的里程，并构建安全的车内基础设施信息管理系统，助力电动汽车节能。

在交通领域，日本将利用量子技术实现：多模式共享/MaaS，优化汽车按需调度；交通模拟，如考虑复杂条件的仿真、用于缓解交通拥堵的交通控制；自动驾驶，如优化路径搜索；飞机运营网络规划，如飞机分配、机组人员调度、操作故障响应；飞机材料和风洞模拟，助力设计节能机身。

1. 技术领域方面

（1）量子计算机

加大对国产量子计算机开发的支持，加快研发速度，并向产业界提供综合性支持。一是强化研发体系，开发基于量子和经典计算的混合型计算系统（包括半导体），产出可与国外产品相比拟的国产量子计算机。二是由产业技术综合研究所设置新的产学合作中心，负责支持相关开发工作。三是加强针对突破性技术的战略性研发和基础研究，推动量子计算机规模化和实用化，并大力支持量子零部件与材料（量子芯片、量子中继器等）及相关半导体制造，为量子计算机发展奠定技术基础。

（2）量子软件

创造和优化有利于量子计算机应用的环境，并强化相关软件系统的开发。一是建立允许多元化用户均可访问、使用并探索典型案例的量子计算机应用环境。二是促进量子—经典混合计算服务在制药、医疗、材料、金融等领域的应用以及与人工智能等技术的融合，开发领域融合软件。三是强化与量子软件相关的国家研发计划，挖掘优秀创意，加强相关支持。

（3）量子安全与量子网络

扩大量子加密通信的应用，提高综合安全水平，并加强对量子网络的研究。一是加强量子通信技术的应用实证试验，提高包括抗量子计算加密技术在内的量子—经典混合计算技术的安全水平。二是引入针对量子加密通信技术的评价和认证制度。三是在国家层面设立新的研发计划，支持保障可持续量子通信的量子网络系统开发。

（4）量子测量与传感

加大对量子测量和传感技术应用和商业化活动的支持。一是创造和优化有利于扩大量子测量和传感技术应用的环境，并强化促进技术应用的支撑性基础技术开发。二是发掘有志于从事相关技术应用的企业，为其制定相关商业化战略提供支持。例如，提供技术与信息支持；构建用户企业（需求方）与大学、研究机构（技术供应方）的匹配机制；开展创新竞赛等。三是强化量子材料研发和供给能力，为开发世界级量子计算机并充分发挥其性能提供保障。

2. 促进创新方面

（1）激发初创企业活力

为发展基于量子技术的新产业和初创企业提供支持。一是优化创业环境，包括支持企业家培养、支持创业计划、政府资助、风险投资匹配等，并通过创意大赛等形式发掘新商业计划。二是支持初创企业使用量子计算机，并支持相关应用开发，特别是量子软件开发（不需要大规模资本投资）。三是优化面向初创企业在内的中小企业产品和服务的政府采购活动。

（2）强化量子创新基地的引领性功能

一是以强化产业竞争力、保障经济安全、促进量子技术应用和强化国际竞争力为目的，创建新的创新基地，并强化其功能。日本预计将新设4所基地，使其在量子技术相关研发、国际合作、产学官合作和人才培养等方面发挥重要作用，分别为：①产业技术综合研究所的“全球产业支持基地”，将加强与国内外企业的合作，通过增加量子—经典混合计算的利用机会，为民间企业开拓新的用户市场，并支持其开展标准化相关活动；②量子科学技术研发机构的“量子功能创制基地”，将支持利用高精度量子束技术创造和提高量子能力的研发活动，并构建世界领先的高精度量子材料创制基地，确保高性能量子材料的研发与稳定供给；③东北大学的“量子方案基地”，将与用户企业合作，开发出符合企业需求的量子解决方案；④冲绳科技研究院大学的“国际教育研究基地，将汇聚国内外优秀量子研究人员，推进尖端国际研究，并开展量子技术相关国际化教育，建成世界领先的国际化量子研发与教育基地。二是提高既有代表性量子创新基地的引领性功能。日本将强化理化学研究所作为日本量子技术创新基地总部的职能，一方面从量子技术基础研究和应用研究着手，汇聚国内外顶尖研究人员，推进国际性尖端研发；另一方面加强与国外产学官各领域研究机构的合作，推进量子技术与超级计算机、人工智能、生命科学等相关领域的交叉研究。

（3）培养和保障人才

通过官民合作培养量子技术领域的产业人才和具有广阔视野的研究人才。一是加强面向产业界人士的相关在职教育。包括：提供多层次教育，满足民间企业需求；构建产业界与学术界人才匹配机制，吸引更多青年人才投身量子领域研究中；设立量子技术熟练程度认证制度。二是促进具备量子素养的复合型人才培养，如“量子+材料”人才、“量子+制药”人才、“量子+人工智能”人才等。三是面向未来的突破性技术开发，构建从幼年时期就广泛接触量子技术的环境，与大学、国立研究机构和量子技术创新基地携手培养具有广阔视野的青年人才。

（4）加强量子技术知识产权化和标准化

推动在量子技术领域实施开放封闭（Open-closed）并重的知识产权战略和标准化进程。一是以开放封闭并重战略为导向，推动形成民间企业主导的国际化专利池，实现多个知识产权打包申请专利。二是推动量子计算机、量子加密通信等技术的标准制定和知识产权管理，并参与相关国际规则制定。三是通过与量子加密通信相关的实证推动实用化技术（包括外围支撑性技术）的迭代升级，并基于结果促进相关标准制定。

（5）支持国际合作与产学官合作

一是强化战略性国际合作，并以青年人才为主，加大海外人才派遣，同时积极邀请海外优秀人才赴日交流，提高人才的国际流动性。二是加强与国际产业界的交流，构建国际供应链和国际共同研发体制，并支持日本产业界向海外拓展。三是构筑政府相关部门之间、产业界与政府主导建立的量子创新基地之间的合作体制，涉及意见交换、人才交流、合作研究等方面，积极推进各方需求的匹配。

（6）保障经济安全

一是通过强化量子相关先进技术、重要基础性材料的供应链、防御网络攻击等方式，强化和保障日本的经济安全。二是充分利用政府财政资源，保障风险投资经费，并以政府采购等方式开发早期用户，刺激相关产品需求。三是设立基金，确保量子技术相关长期性投资，并利用既有国家研发计划（如登月型研发计划等）的经费提供支持。