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News Center联合国将2025年定为“国际量子科学与技术年”,这无疑是全球量子技术迈向规模化应用的重要转折点。4月14日,澳大利亚标准协会(Standards Australia)重磅发布《全球和澳大利亚的量子技术和标准化》研究报告,并同步推出《量子技术——量子计算参考指南》(AS 5405)草案。这一举措不仅是澳大利亚在量子领域的重要发声,更标志着全球量子竞赛已从技术层面的激烈角逐,逐步转向标准制定的战略博弈。
01报告发布背景:量子技术步入“标准决胜阶段”
报告回顾了过去30年,量子技术的发展历程经历了四次关键阶段:
1994-2000年
理论突破萌芽期:1994年,数学家彼得・肖尔(Peter Shor)提出了Shor算法,这一算法在密码学领域引发了重大变革。它能够在量子计算机上高效地进行大数分解,这对当前广泛使用的基于RSA加密算法的安全体系构成了潜在威胁。此后,全球各地实验室纷纷投身于量子比特(qubit)的研究。量子比特是量子计算的基本信息单元,与传统计算机使用的二进制比特不同,量子比特不仅可以表示0或1,还能以二者的叠加态存在,这使得量子计算机具备并行处理信息的能力,理论上能大幅提升计算速度。澳大利亚凭借量子计算与通信技术卓越中心(Centre for Quantum Computation and Communication Technology,简称CQC2T),在早期量子研究中占据重要地位。不过,此时量子技术标准化工作尚未启动,一切都处于探索阶段。
2000-2013年
技术多元裂变期:在这一时期,量子技术领域呈现出蓬勃发展的态势。超导、光子、离子阱等多种量子技术不断涌现。超导技术利用某些材料在低温下电阻消失的特性,实现低能耗、高速度的量子比特运算,为量子计算提供了一种稳定且高效的实现方式。光子技术则借助光子的量子特性来编码和传输量子信息。离子阱技术通过电场或磁场将单个离子囚禁在特定空间内,利用离子的量子态来存储和处理信息。中国科学技术大学成功实现百公里级量子通信,ITU也开启量子通信标准研究,但进展缓慢。由于不同技术平台缺乏统一标准,技术协同发展面临阻碍。
2013-2021年
资本大规模涌入期:英国在2013年发布《英国国家量子技术战略》,美国在2018年签署《国家量子倡议法案》,中国在2020年将量子技术纳入“十四五”规划。同时,日本、德国、法国、荷兰等国也积极行动。这一时期,全球形成“量子淘金热”,跨国科技公司、私募股权和风险投资机构纷纷入局,众多量子初创企业涌现,部分已成功上市。但繁荣背后,也暴露出了严重问题,量子设备接口呈现出极度混乱的状态,不同厂商的设备接口标准各异。这使得企业在适配这些设备时,不仅需要投入大量的人力、物力进行接口调试与兼容,还面临着技术难题与高昂的时间成本,极大地阻碍了企业在量子领域的发展进程,也因此,标准化的需求愈发迫切。
2021年至今
标准制定白热化期:步入2021年,全球量子技术领域的竞争态势愈发激烈,各国纷纷加大投入,美国、德国、中国等国家更是豪掷百亿级资金,全力推动量子技术的创新发展。这一时期,ISO/IEC JTC 3(量子技术)正式成立,为全球量子标准制定搭建起至关重要的统筹平台,吸引全球目光聚焦。各国对量子标准的重视程度达到前所未有的高度,将其视为维护自身技术优势的“关键防线”。德国借助政府采购手段,强硬要求国内采购的量子设备必须严格符合本国标准,以此稳固其在量子技术应用领域的话语权;美国则凭借自身技术实力与行业影响力,主导后量子密码标准制定工作,试图在未来网络安全的关键领域,为全球量子技术应用立下 “美式规则”。一时间,全球量子技术领域的竞争焦点,已从单纯的技术研发,全面升级为“规则制定权大战”,各国在标准制定的赛道上你追我赶,互不相让。
标准化正在从量子技术的“配角”转变为战略“核心”
全球量子产业在技术迅猛发展的当下,正面临着一个棘手的问题。从技术层面看,硬件平台技术迭代日新月异,IBM成功推出433量子比特处理器,中国光量子计算原型机也在不断挑战算力极限。然而,在这一片繁荣背后,跨平台兼容性欠佳、性能评估缺少统一标准等问题逐渐凸显,进而导致了“标准真空”现象的出现。
据报告数据显示,由于缺乏统一标准,全球每年约20%的研发资源被
浪费在重复适配以及兼容性调试上。这不仅是资源的浪费,更是量子产业规模化发展道路上的关键阻碍。由此可见,在量子产业蓬勃发展的大背景下,标准化已从技术发展中的“配角”,悄然转变为决定产业未来走向的战略“核心”,亟待解决。
02量子标准化的六大核心原则:技术发展的“精准导航仪”
为更有效地借助标准化力量推动量子技术进步,报告归纳出六大原则,为量子技术的发展明晰了方向:
原则1
专家驱动——让“量子领域专家”制定规则核心要点:标准制定需由量子技术专家主导,国际标准制定委员会中50%以上成员应具备量子技术研发背景,确保标准专业性。如制定量子硬件测试标准时,需集合超导、光子、离子阱等不同技术路线专家,保障标准适用性。建议措施:建立“专家库动态更新机制”,每两年重新认证委员技术背景;设立“产业-学术交流通道”,鼓励企业工程师和高校学者参与标准制定,促进产学研融合。
原则2
集中协调——打破“各自为政的碎片化” 局面核心要点:当前ISO、IEEE、ITU等机构在量子标准制定上各自为政,难以形成统一体系。需依托JTC 3构建统一标准制定框架,整合分散的标准工作组。建议措施:JTC 3设立“技术路线图协调办公室”,每季度召开全球标准组织联席会议;建立“标准冲突仲裁机制”,解决如“欧盟量子通信协议与美国云平台接口标准”的兼容性争议。
原则3
“动态规划”—— 量子标准开发必须具有战略性、敏捷性和适应性核心要点:将标准制定项目按紧急程度和技术成熟度分为“现在(Now)”“下一步(Next)”“未来(Later)”三类,避免“一刀切”,合理分配资源。建议措施:量子标准化应谨慎适度推进,制定支持创新、保障新市场进入者公平竞争的标准;要系统全面规划格局,明确战略优先级以实现最佳效益;在战略规划与协调中融入灵活性,应对技术发展的不确定性;优先聚焦商业利益且不干扰或更广泛利益和公共利益,提升近期标准化活动影响;还需灵活创新运用正式标准开发流程,实现量子标准开发的快速响应与推进。
原则4
广泛采用——让标准成为全球通用的“技术语言”核心要点:标准的价值在于广泛应用。需通过区域标准互认(如AUKUS框架)和政策手段(如政府采购强制标准),推动标准全球落地,避免成为“抽屉文件”。建议措施:在WT框架下设立“量子技术标准互认协议”,降低跨境技术贸易成本;各国政府量子采购文件明确“符合ISO/IEC标准”条款,如澳大利亚PsiQuantum投资计划要求设备供应商通过AS 5405认证。
原则5
破解“量子神秘主义”——让标准成为科普的“桥梁”核心要点:量子技术专业性强,易形成交流壁垒。标准制定应兼顾专业与通俗,成为技术与产业间的“沟通桥梁”。建议措施:为技术标准配套“通俗解读手册”,用“量子密钥分发保障信息安全”解释安全协议;在中小学科学课程引入“标准小实验”,通过量子组件拼接活动,帮助学生理解统一接口标准意义。
原则6
国家战略卡位——让标准成为提升竞争力的“强大引擎”核心要点:在全球量子技术竞赛中,标准是提升国家竞争力的“战略武器”。各国需投入资源参与国际标准制定,提升国际话语权。建议措施:设立“量子标准专项基金”,资助本国专家参加国际会议;将标准条款纳入双边贸易协定,如澳新自贸协定新增“量子技术标准互认附件”,形成区域技术联盟。
03当标准成为“技术领域的宪法”:
澳大利亚带来的启示报告认为:量子技术规模化发展,关键在于标准对技术突破的整合能力。在这一过程中,标准就如同“技术领域的宪法”,规范着量子技术从研发到应用的每一个环节,引导着全球量子产业朝着有序、高效的方向发展。
正如报告所说:“当量子芯片的晶体管密度突破百量子比特级别,当量子通信开始连接起洲际节点,决定技术真正价值的,不再仅仅是个别技术突破,而是哪一套标准能够让这些技术突破实现有序整合与互联互通。”在量子技术格局尚未定型之际,通过标准化构建“技术共同体”,是降低创新风险、加速产业落地的有效策略。这是一场所有技术强国都必须参与的“标准大考”。因为在量子时代,掌握标准,就意味着掌握了技术价值的“定价权”。
文章来源:中华标局