2024年5月28日，美国知名智库新美国安全中心（CNAS）发布报告，重点比较了美国和中国在量子计算领域的优先事项、优势以及持续创新的能力，同时强调了政策制定者需要立即关注供应链管理和劳动力发展。
一、中美对比：美国在量子计算领域处于全球领先地位，中国紧随其后，双方竞争激烈
战略方面，中美两国的战略文件表明，双方均将量子视为具有重要战略意义的技术，认为量子技术具有能够显著增强国家经济和军事实力的潜力。尽管中美双方的量子技术优先事项不同，最终目标都是达到量子技术研发的最前沿。中美两国的量子技术研发方法截然不同，美国采取的是行业主导、政府支持的方法，而中国的量子技术研发一般由政府主导、行业支持。美国的量子产业包括成熟的科技公司和成立不久的初创公司，往往会推动创新和关键的发展里程碑。中国的量子产业规模明显小于美国，而且中国的大多数量子突破都来自政府资助的实验室和研究机构。中美两国在量子计算的主流物理实现路径方面均有布局，包括超导量子计算、离子阱量子计算、光量子计算、中性原子量子计算等。根据多项技术指标包括物理量子比特数量、相干时间、错误率等，美国除在超导transmon结构的量子比特路径与中国大致持平外，在其他物理实现路径均处于领先地位。美国已经开发出不同路径的高性能量子计算机原型，并在积极探索广泛的应用，从科学发现和材料研究到物流和先进电子学。中国的技术进步主要局限于超导量子计算和光量子计算路径。应用方面，中国研究人员特别专注于开发破解加密的技术。
研发支出方面，全球的多数评估显示中国政府在量子技术研发方面的支出显著高于美国政府，但是美国的私人投资保持着较高水平。专利方面，据美国量子经济发展联盟（QEDC）2023年2月份专利分析数据显示，美国是量子计算领域专利申请的全球领先者，美国专利局在2010-2022年期间收到约1838件量子计算专利申请，而中国国家知识产权局仅收到908件。在此时间段内，专利申请数量排名前19的专利权人中，有9家来自美国、5家来自中国。此外，美国专利权人在国际专利申请方面也占主导地位，国际专利的价值更高。截至2021年，IBM拥有最多的国际专利家族，达401项。国际专利申请数量排名前20的专利权人中，有9家来自美国，仅有1家来自中国。研究出版物方面，中国在量子计算领域的研究出版物数量排名第一，全球占比约22.8%，美国排名第二，全球占比约21.3%。然而，H指数表明，美国的研究出版物质量全球最高，H指数达92，中国排名第二，H指数为52。
尽管中国在量子计算领域的整体技术进步落后于美国，但是中国科研人员进行了大量的研究而且中国政府给予了大力支持，中国有潜力在量子计算领域超越美国。
二、对美国的建议: 支持安全、有弹性的量子技术供应链发展，建立多元化的量子劳动力队伍
（一）构建健壮的量子技术供应链
拜登在关于美国供应链的行政命令中指出：“有弹性、多样化、安全的供应链是美国经济繁荣和国家安全的基础。”健壮的量子技术供应链将提高美国的制造能力，有助于维持美国在研发方面的竞争优势、创造高薪就业机会。它还将有助于美国免受地缘政治和经济竞争、网络攻击和其他潜在干扰的影响。
为了培育有弹性的量子计算供应链，美国政策制定者必须了解量子计算供应链中必需的组件和材料、目前的供应链构成、以及识别供应链漏洞并评估中断的可能性。
1. 美国量子计算供应链挑战
（1）量子计算供应链中必需的原材料、组件、制造设备和基础设施尚不够清晰。量子计算领域仍处于萌芽阶段，硬件多技术路线并行发展，哪种技术路线能够胜出尚不确定，不同的技术路线供应链构成不同，例如，超导量子计算依赖稀释制冷机，而离子阱量子计算依赖高性能激光器。此外，随着量子技术的不断发展，量子计算供应链结构仍会在未来几年甚至几十年内发展变化。
虽然未来仍有许多未知因素，但是Hyperion Research公司2022年对47家量子技术公司进行调研，梳理了未来三年最有可能导致量子计算供应链中断的材料和组件。材料包括：氦-3气体、硅-28、铜、铝、金。组件包括：高性能制冷机、泵、阀门、压缩机、电源、射频发生器、超导接线组件、稀释制冷组件、光纤和同轴电缆、低噪声激光器、量子和经典芯片的关键制造和测试设备。
（2）量子技术供应链呈现全球化、高度专业化特点，存在很多单点故障。Hyperion Research公司2022年调查显示，大多数量子计算公司在量子计算供应链中缺乏多样性。例如，公司最关键的制造组件供应商通常只有一个，而找到替代供应商需要一年以上的时间。此外，许多关键供应商位于美国境外，美国对外国存在一定的依赖性。
欧洲和亚洲国家在量子计算供应链方面发挥越来越大的作用。美国依赖欧洲各地的供应商提供超导、离子阱、中性原子和光量子四种物理实现路径所学的材料或组件。芬兰Bluefors Oy公司、英国Oxford Instruments公司、荷兰Leiden Cryogenics BV公司是量子计算用稀释制冷机的领先供应商。中国研发出可商用可量产的超导量子计算机用稀释制冷机。美国有少数公司包括Quantum Design公司和Maybell Quantum公司正在开发低温系统，但相对不成熟。此外，英国是金刚石真空窗片的主要来源国，德国是高性能激光器、介电玻璃窗（dielectric glass windows）、单光子探测器的重要来源国，法国生产光纤相位调制器和双角蒸发器，瑞典提供高电子迁移率晶体管放大器，荷兰是先进光刻设备的领先生产国，俄罗斯是大尺寸蓝宝石晶圆的领先生产国。
亚洲是量子计算供应链的另一个重要供应区域。日本是光子探测器、蓝光氮化镓二极管、非线性光学元器件、电子束光刻工具的来源国，中国大陆、菲律宾、中国台湾、马来西亚生产微控制器。此外，中国还是常规光电子元器件和稀土元素的重要来源国。
2. 对美国促进安全、可靠供应链发展的建议
（1）全面审查量子技术供应链
美国白宫供应链弹性委员会应启动对当前量子技术供应链的深入调查，以确定关键节点和评估美国对国外供应商的依赖程度。同时，该委员会应该咨询QEDC的成员、量子研究机构、学术研究人员和工程师，以更全面地了解美国量子生态系统供应链挑战和关切。这些信息有助于政策制定者管理和减轻风险，同时有助于他们制定针对中国的更有效的出口管制规则。
（2）利用财政激励措施和技术中心计划来促进敏感量子技术的本土生产
对于量子计算供应链中的敏感组件、材料不能依赖美国境外生产商，白宫应该利用国防生产法案、小企业创新研究、小企业技术转让和技术中心计划促进美国本土生产。
（3）为QEDC提供资源，要求其持续监测美国量子计算供应链和国外竞争对手发展本土量子计算生态系统的努力
美国需要一个长期的机制来探测随着量子技术的发展新出现的供应链漏洞。在美国对外国供应商产生不可持续的依赖之前，及早发现新出现的供应链漏洞能够为政策制定者提供干预的机会。
了解竞争对手的供应链能力和意图有助于摸清它们采用哪种量子计算物理实现路径，以及发现潜在合作的机会。这些信息也有助于美国政策制定者确保外国开发独立量子计算生态系统的努力不会对美国量子产业在国外公平竞争的能力产生不利影响。
（4）建立国际论坛，与美国盟友及合作伙伴在供应链方面进行协作
没有任何一个国家能够拥有建造量子计算机所需的所有材料和组件，因此，各国必须最大限度地发挥各自优势合作共建安全、可靠的供应链。美国可以创建一个论坛帮助确定协作机会以及促进供应链负担分担。
（二）建设多元化的量子劳动力队伍美国政策制定者还必须优先考虑劳动力发展，以确保和提高美国在量子计算领域的竞争力。为了支持强大的量子劳动力发展，美国政府应该：（1）制定流程，以了解量子生态系统劳动力需求和技能差距；（2）建立国家量子教育和劳动力发展中心，以协调和支持现有旨在建立更强大的量子人才管道的计划；（3）与盟友和合作伙伴合作，与全球量子中心建立交叉培训和互惠研究交流计划；（4）学术界和工业界合作开发行业特定的高等教育计划，并建立候选人才管道以填补关键人才缺口；（5）与K-12学校系统合作，为学生开发量子课程和体验式学习机会；（6）与州和地方政府合作，扩大农村地区的个人量子教育和职业发展机会。
