繼石墨烯和腦科學項目（2013年）之后，歐盟在科研領域再次發(fā)力，計劃于2018年啟動規(guī)模相當、總額10億歐元的量子技術項目，希望借此促進包括安全的通訊網(wǎng)絡和通用量子計算機等在內(nèi)的多項量子技術的發(fā)展。盡管這一項目的開展方式還未敲定。該項目在規(guī)模、時間跨度以及目標實現(xiàn)等方面，與歐洲目前的兩大旗艦項目——石墨烯旗艦項目和人類大腦工程相當，資金將來自歐盟和其他歐洲國家。

　　德國烏爾姆大學與斯圖加特大學的整合量子科學和技術中心負責人托馬索·卡拉爾科表示，歐盟委員會很可能在資助這一旗艦項目方面起實質(zhì)性作用?？ɡ瓲柨剖沁@一計劃背后的藍圖《量子宣言》（見以下正文部分）的聯(lián)合起草人之一。他表示，目前世界各國積極涉足量子技術，如果沒有這一計劃，歐盟可能會淪為二線玩家。

　　4月19日，歐盟委員會正式宣布，打算支持這一計劃，將其置于歐洲開放科學云計劃之下。歐盟委員會同時還表示，在2020年前，將在云計算領域投資20億歐元。 歐盟委員會認為，這一旗艦項目將刺激歐洲量子技術的發(fā)展，這些技術是第二次量子革命的一部分。第一次量子革命揭示了量子力學的基本原理，激光和晶體管等設備因此問世。歐盟量子計劃將包括支持更容易市場化的系統(tǒng)，比如量子通訊網(wǎng)絡、超靈敏的照相機、能幫助設計新材料的量子模擬器等。同時，它也將關注長期項目，比如通用量子計算機以及手機用高精度傳感器等。歐盟委員會將于今年5月17日至18日在荷蘭阿姆斯特丹舉辦的歐洲量子會議上宣布更多細節(jié)。以下是《量子宣言》全文。

　　發(fā)起宣言

　　這項宣言號召歐洲國家和歐盟委員會發(fā)起一項十億歐元的量子技術旗艦計劃，該項目將于2018年啟動，也是歐洲 H2020 研究和創(chuàng)新框架項目（European H2020 research and innovation framework programme）的一部分。宣言得到廣大歐洲產(chǎn)業(yè)、研究機構(gòu)以及科學家們的支持。

　　第二次量子革命正在世界范圍內(nèi)廣泛展開，推動科學、工業(yè)和社會取得革命性進步，這項計劃旨在讓歐洲在這次革命中保持領先地位。計劃將創(chuàng)造新的商機、解決全球性難題，提供戰(zhàn)略性安全能力并為將來撒下尚未想象到的能力的種子。這場革命正在世界范圍內(nèi)展開，發(fā)展歐洲量子技術實力將會創(chuàng)造一個獲利頗豐的知識產(chǎn)業(yè)并產(chǎn)生長期的經(jīng)濟、科學以及社會效益。這次革命會讓歐盟更可持續(xù)、更高效、更富創(chuàng)業(yè)精神和更加安全。

　　計劃目標

　　啟動一個富有競爭力的歐洲量子產(chǎn)業(yè)，在未來全球產(chǎn)業(yè)藍圖中，讓歐洲處于領先地位。

　　1. 擴大歐洲在量子研究方面的領導地位和優(yōu)勢。

　　2. 讓歐洲成一個充滿活力和吸引力的地區(qū)，吸引量子技術方面的創(chuàng)新性企業(yè)和投資。

　　3. 從量子技術發(fā)展中獲益，為全球性難題提供更好的解決方案，比如能源、健康、安全和環(huán)境方面。

　　重要行動

　　1. 為量子科技有關科學活動的增長提供支撐。

　　2. 為量子技術打造一個良好的創(chuàng)新和商業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。

　　3. 為新水平的產(chǎn)研協(xié)調(diào)合作提供便利，將量子技術的發(fā)展從實驗室推廣到產(chǎn)業(yè)。

　　4. 通過聚焦科學、工程和商業(yè)交叉領域教育，增強關鍵想法和能力的公共意識，打造新一代歐洲量子技術專家。

　　5. 協(xié)調(diào)整個歐洲在量子技術上的公共投資和戰(zhàn)略。

　　6. 促進目前沒有強大量子技術研究項目成員地區(qū)的參與。

　　這項聲明的支持成員呼吁歐洲國家和歐盟委員會循序漸進實施倡議行動，提供支持，幫助建立這項歐洲旗艦計劃。

　　低溫稀釋制冷機（《5mK） ，實驗作為量子計算機基礎超導量子比特。

　　用于離子量子計算和模擬的片段芯片陷波器

　　
　　歐洲為什么現(xiàn)在就要行動起來

　　歐洲需要戰(zhàn)略性投資

　　有智能集體組織中，作為一種正合博弈，那么，它們就必須在壓力中成長起來并隨著每一種文明計算能力的增加而擴展開來?！?/p>

　　量子力學法則統(tǒng)治著原子級別物理學，基于量子力學的技術將引發(fā)新一波技術浪潮，創(chuàng)造出新的商業(yè)模式并幫助我們解決當下面臨的全球性難題。在過去的一個世紀中，人類已經(jīng)掌握了量子物理的基本原理。如今，量子理論未加開發(fā)利用的內(nèi)容已經(jīng)成為一些有著深遠影響應用技術的來源，包括安全溝通網(wǎng)絡，為生物醫(yī)學成像開發(fā)的敏感傳感器以及全新計算范式。在功能、敏感度以及速度方面，量子技術能夠推動這些產(chǎn)業(yè)中的每一個取得革命性進步，也將是許多產(chǎn)業(yè)和市場獲取勝利的決定性因素。在安全信息儲存、領域傳輸，創(chuàng)造新材料解決能源問題以及醫(yī)學領域，這些應用對于歐洲獨立和安全來說，有著戰(zhàn)略重要性。世界范圍內(nèi)，政府和公司包括谷歌、微軟、英特爾、東芝以及IBM 都在投入巨資開發(fā)量子技術潛力。對于歐洲來說，在新興技術中保持領先地位，參與到全球量子產(chǎn)業(yè)當中去，需要擴大投資規(guī)模，好好利用歐洲的科學和工程優(yōu)勢。

　　為了領導第二次量子革命

　　第一次量子革命——理解和應用微觀領域的物理法則——產(chǎn)生了開創(chuàng)性技術，比如傳感器，固態(tài)光和鐳射以及GPS。如今，我們能夠在定制化系統(tǒng)和材料中使用之前未加開發(fā)的量子效應，這為第二次革命鋪平了道路。如今，量子理論已經(jīng)全面建立起來，我們要以全新方式看待這個世界：同一時間，物體可以有不同的態(tài)（疊加），無需任何直接物理接觸就能彼此深刻關聯(lián)（量子糾纏）。還有許多革命性的應用，從上市時間較短的產(chǎn)品到可能需要十年或者更多時間研發(fā)的革命性新技術。人們期待著可以用量子計算機在短短數(shù)分鐘內(nèi)，解決超級計算機在今天和明天都無法解決的難題。而這，接下來又會為設計化學過程、新材料——比如，高溫超導體，機器學習新范式和人工智能，播下變革的種子。以量子相干性為基礎，我們能以完全安全的方式保護數(shù)據(jù)，信息竊取將無路可循。量子技術也會引發(fā)超越當前材料和化學合成能力的模擬技術，還會產(chǎn)生具有史無前例敏感度和準確性的計時器和傳感器，對航海、金融交易跟蹤以及醫(yī)療診斷產(chǎn)生潛在影響。

　　量子技術領先領域的發(fā)展——如下圖所示——有望產(chǎn)生革命性應用，這些應用會對普通民眾生活產(chǎn)生切實影響。每一個領域都有自己的時間軸。比如，在不久的將來，新量子傳感器有望出現(xiàn)在商業(yè)市場，不過，量子計算機可能還要再等十年。為壟斷性應用奠定基礎的科學、工程方面的里程碑技術，其發(fā)展軌跡是以歐洲領先科學家的預測為基礎的。下面的時間軸只是一種說明，并不完整。歷史已經(jīng)證明，很難預測一項顛覆性技術的關鍵應用；這些技術不避免地創(chuàng)造出他們自己的應用方式。第三部分，我們會更加詳細地描述技術發(fā)展過程中的里程碑技術。

　　通信（如上圖）：

　　0—5年：

　　A. 量子中繼器核心技術

　　B. 點對點安全量子通信

　　5—10 年

　　C. 遠距離量子網(wǎng)絡

　　D. 量子信用卡

　　E. 有加密和竊聽檢測功能的量子中繼器

　　F. 融合量子通信與經(jīng)典通信，保衛(wèi)歐洲互聯(lián)網(wǎng)安全

　　模擬器：

　　0—5年

　　A 材料中的電子運動模擬器

　　B 量子模擬器和網(wǎng)絡新算法

　　5—10年

　　C 新型復雜材料的研發(fā)和設計

　　D 量子磁電通用模擬器

　　E 支持藥物設計的量子力學和化學反應機制模擬器

　　傳感器：

　　0—5年

　　A. 小應用程序中的量子傳感器（包括：健康監(jiān)測，地質(zhì)調(diào)查，安防設備中的重力和磁傳感器）

　　B. 針對高頻金融交易中進行時間戳操作的原子鐘將更加精準

　　5—10年

　　C 針對更大量應用，包括汽車，建筑工程 的量子傳感器

　　D 量子導航手持設備

　　E 基于引力傳感器的重力成像設備

　　F 將量子傳感器集成到客戶端應用中，如移動設備中

　　計算機 ：

　　0—5年

　　A. 有誤碼檢測保護或拓撲性保護的邏輯量子比特位操作

　　B. 量子計算機新算法

　　C. 與小量子處理器的執(zhí)行技術相關的算法

　　5—10年

　　D. 用大于100物理量子比特的，有特定用途量子計算機解決化學和材料科學難題

　　E. 集成量子電路和低溫經(jīng)典控制硬件

　　F. 通用量子計算機超過傳統(tǒng)計算機的計算能力

　　量子原子鐘（如上圖）：

　　量子原子鐘可與GPS時鐘同步，提供更高級別的定時穩(wěn)定性和可追溯性，在無法使用 GPS 惡劣環(huán)境中也可進行操作。這些定時方法也可用于金融機構(gòu)——管控高頻交易的時間，提升管控性能和金融市場穩(wěn)定性，同樣可用于電信，廣播，能源及安防設備中。

　　量子傳感器：

　　有建筑項目的公司和公共機構(gòu)會購買和使用利用了量子疊加或量子糾纏技術以實現(xiàn)更高程度敏感性和分辨率的量子傳感器。比如，用來測量地下空洞，探測礦藏，或遺留下來的基礎設施等。也將被用于提供非侵入性檢測診斷。

　　安全城際量子鏈路

　　一條連接不少歐洲國家首都的安全城際量子鏈路將使得無竊聽風險傳輸高敏感數(shù)據(jù)成為可能。這條鏈路可能包括基于地面或衛(wèi)星的保護節(jié)點，這些節(jié)點源自原子可信任結(jié)點和量子中繼器。

　　量子模擬器

　　可以基于模擬材料或化學反應等特定目標，創(chuàng)建量子模擬器。該模擬過程可探索新型處理過程或物質(zhì)特性，并生成新型物質(zhì)，作為設計多個領域（比如能源和交通）所需新材料的工具。

　　全球量子安全通信網(wǎng)絡

　　一個全球量子—安全通信網(wǎng)絡——將量子與傳統(tǒng)通信、加密技術結(jié)合后的量子網(wǎng)絡——可以保證互聯(lián)網(wǎng)交易的安全性，并可避免量子計算機完全打破傳統(tǒng)加密機制的風險。

　　通用計算機

　　通用量子計算機的計算性能將會超過未來最強大的傳統(tǒng)計算機。量子計算機將會可重復編程，并可用來解決最復雜的計算難題，比如優(yōu)化任務，數(shù)據(jù)庫搜索，機器學習和圖像識別等，也會對歐洲智能行業(yè)做出貢獻，并有助于提高歐洲制造業(yè)的效率。

　　建立在歐洲科學優(yōu)勢的基礎上

　　20世紀頭幾十年間，一批年輕的歐洲物理學家創(chuàng)建了量子物理，我們非常熟悉這些人的名字：波爾，普朗克，愛因斯坦，海森伯格，海森堡，薛定諤，泡利，狄拉克，居里，德布羅意等等。時間過去百年，在量子研究領域，歐洲仍然首屈一指。與其他地區(qū)相比，歐洲研發(fā)人員隊伍強大，研究范圍廣闊，并將基礎研究，應用科學，工程學聯(lián)系在一起。歐洲有很多頂級研究機構(gòu)，囊括了量子科技的個個方面，包括基礎物理，電子，計算機科學等。過去20多年來，歐洲投入了5億歐元支持該領域前沿研究。來自歐盟未來和新興技術項目組織的早期支持，已經(jīng)幫助培育出一個組織良好、真正的歐洲科學界，在量子技術領域擁有享譽全球科學和技術專家。幾個成員國對量子技術的資金支持正在不斷增多，最名的是英國（2.7億英鎊給了一個五年的項目）和荷蘭（1.46億歐元的10年項目）以及 ERANet（QuantERA）的量子科技工程，資金3000萬歐元。

　　行業(yè)中對量子科技不斷增長的興趣。

　　歐洲如下公司表現(xiàn)出了興趣，包括 Airbus Defence and Space， Alcatel Lucent， ASML， Bosch， IBM， Nokia， IMEC， Safran， Siemens 和 Thales 等，且數(shù)量還在增長。小中型高科技企業(yè)，如 e2v， Gooch & Housego， ID Quantique， M Squared Lasers， Muquans， Single Quantum 和 Toptica 等，都在他們特定市場處于領先。

　　在半導體，電子，光產(chǎn)業(yè)的全球產(chǎn)業(yè)鏈中，歐洲所處的關鍵位置是能夠增進產(chǎn)業(yè)的吸收和接納。如果量子技術會產(chǎn)生經(jīng)濟 效應，那么，公司的利益應該在未來項目中得以重新認識，這一點非常重要。在商業(yè)環(huán)境中提供用于使用和制造設備的主體是公司。他們將驅(qū)動更高的生產(chǎn)量，降低成本，刺激新應用和新市場的增長。世界其他國家，如美國，中國，日本等，也對開發(fā)量子科技潛力表現(xiàn)出越來越高的興趣，政府對此的戰(zhàn)略和經(jīng)濟雄心日漸增強，很多非歐企業(yè)在歐洲或其他國家的量子科技市場中，也進行了巨額的投資。

　　小知識：關于量子通信。對于客戶，企業(yè)，政府來說，通信安全具有重要戰(zhàn)略意義。目前，通過傳統(tǒng)計算機進行加密來保證安全，不過，這一傳統(tǒng)或許會被量子計算機打破?；诹孔蛹用芗夹g的安全解決方案沒有通信風險，如今已經(jīng)可以商用。這源于量子隨機數(shù)（大多數(shù)密碼協(xié)議中的一個重要原始碼）產(chǎn)生過程的特點。但是，這種絕對安全只在300公里以內(nèi)距離的信息傳輸才有效：量子信息安全在于它的不可克隆性，同樣地，在傳統(tǒng)中繼器中，量子信息具有不可延遲性。中繼器基于信任節(jié)點或全量子設備，某些衛(wèi)星也有可能屬于中繼器，而我們需要這些中繼器能夠覆蓋全球范圍。信任節(jié)點機制的優(yōu)勢在于，該機制可提供合法攔截訪問，很多國家需要這一點，而且這一機制已經(jīng)施行。量子中繼器利用了多模態(tài)量子記憶，優(yōu)勢在于能夠擴展信任節(jié)點之間的距離。

　　全量子中繼器的組成部分有兩方面：一個小型的量子處理器，和一個將信息轉(zhuǎn)換成光子（與今天互聯(lián)網(wǎng)中的光電器件相似，但有量子功能）的量子接口。這些主要構(gòu)件在實驗室中已經(jīng)演示完畢，但是，投放市場之前仍需要多年研發(fā)。一旦研發(fā)完畢，真正的互聯(lián)網(wǎng)級別的量子安全通信將變成現(xiàn)實。

　　雖然長距離量子比特傳輸只能通過光子實現(xiàn)，但是，仍然存在各種平臺可實現(xiàn)量子存儲器，在中繼器節(jié)點上儲存和處理存儲信息。目前，歐洲或成員國正在投資的主要內(nèi)容有被困離子，光學諧振腔中的原子，鉆石色心和量子點等。世界領先的中小企業(yè)，如瑞士公司 ID Quantique，大公司，比如如東芝，等在歐洲量子科技領域也異常活躍，而且國有通信公司，如英國電信，也在加大參與力度，與此同時，多虧歐洲電信標準化協(xié)會（ETSI）的努力，該行業(yè)標準化也在穩(wěn)步推進中。

　　發(fā)起雄心勃勃的歐洲計劃

　　為長期的繁榮和安全創(chuàng)造出有競爭力的產(chǎn)業(yè)

　　為了讓歐洲從第二次量子革命中收獲到巨大的利益，并確保它的獨立與繁榮，我們需要協(xié)調(diào)歐洲各國的努力并將其規(guī)?；?。一場世界范圍的技術和才智競賽已經(jīng)開啟，因為所涉的戰(zhàn)略和經(jīng)濟利益都極高。世界其他地區(qū)正在加速趕上，因此，歐洲不能讓自己落后，不能讓人才和知識流失。很重要的是我們應認識到，在歐洲上尚不存在能與美國和其他國家相比的連貫的、大規(guī)模的全歐范圍的量子技術項目。歐洲量子技術的研發(fā)面臨著碎片化和被仿制的風險。歐盟成員國和委員會過去二十年的持續(xù)投資使得歐洲處于一個強有力的位置，能夠利用這些正在涌現(xiàn)的機遇。在發(fā)展技術方面的定向投資將充分利用在基礎科學領域的過往投資，從而獲得潛在的巨大優(yōu)勢。除了那些主要應用之外，那些能為其他部門帶來經(jīng)濟和社會影響的派生性技術常常也會從那些改變游戲規(guī)則的新技術中產(chǎn)生。

　　為了解鎖量子技術的全部潛力，為了加速技術的發(fā)展并把商業(yè)產(chǎn)品帶給公共和民營市場，我們需要一個雄心勃勃、長期的、旗艦級的計劃，把全歐洲教育、科學、工程和創(chuàng)新聯(lián)合起來。一個包容廣闊的歐洲計劃將見證杰出的研究團隊和相關產(chǎn)業(yè)主體在一幅雄心勃勃的線路圖上向著共同的目標彼此協(xié)作，并平衡長期的量子技術研究和對短期項目的投資。必須讓公司們獲得對創(chuàng)新的公共支持，從而能啟動這些技術的供應鏈，并將實驗室演示轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品。歐洲計劃的各個要素展現(xiàn)在下面的圖表中。

歐洲量子技術計劃中的要素

　　量子技術計劃的構(gòu)架建立在教育和科學的強大基礎上。它采用致力于重點目標的任務驅(qū)動型項目來把這一基礎轉(zhuǎn)化為能強烈吸引企業(yè)興趣的創(chuàng)新。

　　這一計劃是一個廣泛的、非中心化的、包含各重點創(chuàng)新機構(gòu)的集簇和協(xié)作的項目，具有相應的優(yōu)勢和靈活性。這個廣泛的項目可以利用來自全歐洲的多個學術和工業(yè)合作伙伴的種種不同的能力和思想，它同時也能提供資源來為那些公認為最有潛力的概念提供加速。

　　這一項目中的工程部分，需要能理解對新技術的設計、建設和使用。大體來說，它是從概念、理論和一次性實驗向可應用的產(chǎn)品裝置的轉(zhuǎn)變。

　　這一結(jié)構(gòu)中的每個要素都將處理歐洲未來的知識驅(qū)動產(chǎn)業(yè)中的一個重要方面，而這將為歐洲帶來繁榮、清潔能源、更好的健康和安全。為了讓效果最大化，關鍵是結(jié)構(gòu)中的任何一部分都不能被疏漏掉。據(jù)估計，這一項目未來十年所需要的資助總額大約是十億歐元，以發(fā)展技術并投入應用。

　　1. 教育

　　為新一代的量子技術技術人員、工程師、科學家和應用研發(fā)者提供教育項目。

　　發(fā)起社會運動以讓歐洲人了解量子技術，并廣泛參與公共活動以找出那些可能會對社會造成影響的問題。

　　2. 科學

　　從基礎科學到原理證明性實驗，投資全歐洲超棒的科學項目。為了吸引新的研究人員來到歐洲、進入這些研究領域，持續(xù)的投資是有必要的。

　　主要標準是支持歐洲在量子科學和技術領域追求卓越的研究呼吁。

　　通過新的國際籌資機制，支持國際合作、大學與政府實驗室的合作。

　　3. 工程

　　建立重點項目維護生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，科學家、工程師、公司在共享的任務驅(qū)動技術路線上，對工具和軟件進行開發(fā)和標準化。

　　支持工程中心，從而讓主要合作者的開放聯(lián)盟能與歐洲和世界的其他合作者通過開放性聯(lián)系共同工作。

　　在實現(xiàn)市場化之前就認識到并支持對工程方法的需求。在這一高科技的領域，對基礎科學的進步而言，廣泛的工程活動也是需要的。

　　4. 創(chuàng)新

　　建立一個歐洲范圍內(nèi)的量子創(chuàng)新基金，為各類將量子技術轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的公司提供資金支持。這些資金必須最大化地利用公司技能和專業(yè)知識培養(yǎng)；它們被應用的項目包括：公司領導的項目、公司內(nèi)部執(zhí)行的項目、與研究科技組織（RTOs）和學術界合作的項目。這些項目需要兼顧量子技術未來供應鏈中所有的方面。

　　推動市場發(fā)現(xiàn)活動，尋求公共和私人應用中最符合實際、最有益的量子技術應用和類別。

　　建立孵化器，對小型、高潛力的量子科技公司提供技術轉(zhuǎn)移支持。為這些公司提供設備、技能、公募和私募資金以及幫其聯(lián)系允許他們成長的大型組織。

　　全歐洲項目相關活動的連貫性是成功的關鍵，為了加強合作、協(xié)調(diào)，此項目將：

　　通過戰(zhàn)略平臺，協(xié)調(diào)各國戰(zhàn)略和活動。因為各國國家項目已經(jīng)存在，所有歐盟項目應該以一致的方式建立在這些項目的基礎上。

　　推進國際合作、交流，加強不同中心的人才網(wǎng)絡和信息交流合作，加強學術與產(chǎn)業(yè)的交流合作。增加流動性和知識交流。

　　整合各國的國家計量機構(gòu)，從而為最成熟的量子技術發(fā)展基于量子的標準（例如量子秘鑰分發(fā)的標準）。

　　組成一個產(chǎn)業(yè)領導小組，控制、指導那些從產(chǎn)業(yè)上將會產(chǎn)生、維持高水平利益的活動。

　　通過顧問團逐漸灌輸強烈的目標感和方向感，容納學術界、商界和政府的個人規(guī)劃。這將對此項目進行監(jiān)督、推薦，保證它盡可能高效運行。

　　確定能由量子技術服務的政府需求。

　　推進教育與科學間、工程與創(chuàng)新間的一體化和合作。

　　協(xié)助初期的量子科技項目，保證整個歐盟都有助于第二次量子革命，并從此獲得利益。

　　小知識：關于量子模擬器。對飛行器、建筑、汽車和許多其他復雜物體的設計都用到了超級計算機。與此形成對比的是，我們?nèi)圆荒茴A測一塊由數(shù)百個原子構(gòu)成的材料是否會導電或是否是磁體，以及是否會發(fā)生化學反應。量子模擬器基于量子物理學定律，它將允許我們戰(zhàn)勝超級計算機的弱點，去模擬材料或化學化合物，或去解開其他領域，比如高能物理的方程。

　　量子模擬器可以被看作量子計算機的類比物，它特別擅長再現(xiàn)材料在極低溫度下的行為，這時量子現(xiàn)象會出現(xiàn)并產(chǎn)生非常（extraordinary）屬性。它相對于通用量子計算機的優(yōu)勢是，量子模擬器并不需要完全控制每個個體元件，因此更容易建造。

　　若干個量子模擬器平臺已在發(fā)展中，它們包括超冷原子光柵，離子阱，超導量子比特陣列或量子點、光子陣列。實際上，第一臺原型機已經(jīng)能夠在超出現(xiàn)有超級計算機的水平上進行模擬了，盡管還只是針對某些具體的問題的模擬。

　　這一研究領域進展迅速。量子模擬器將致力于解決材料科學中的一些突出的難題，并允許我們展開原先不可能進行的計算。這些難題之一是高溫超導的由來問題。這個現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)于三十年前，但在其由來方面仍然是個謎。對這一謎題的解決將開啟這樣的可能性：創(chuàng)造出一種能夠高溫無損導電材料，以應用于能源儲存、分配和傳送。

　　結(jié)論

　　歐洲現(xiàn)在需要大膽的戰(zhàn)略性投資，從而去領導第二次量子革命。隨著歐洲建立它的科學卓越性，它還將擁有培育具有競爭力的量子科技工業(yè)、促進長期繁榮和安全的機遇窗口。

　　為了這一目的，這份宣言號召成員國和歐盟委員會一起發(fā)布這個有雄心的、長期的、旗艦級的計劃，以便去聯(lián)合全歐洲教育，科學，工程和企業(yè)領域。

　　為了獲得成功，一方面，這份提案應該旨在鞏固歐洲在科研領域的卓越地位，保持其寬泛的范圍并給予它時間去取得基本成就。另一方面，它應該與工業(yè)互動去激發(fā)量子科技的全部創(chuàng)新潛能，進而加速它們的發(fā)展，拉動市場并全力實現(xiàn)蓬勃經(jīng)濟和社會效益。

　　這里必須提醒一下，圖一只是為了顯示未來項目的結(jié)構(gòu)。每一支柱的主題、數(shù)量、支柱各自的大小、四大構(gòu)成（教育、科學、工程、創(chuàng)新）攤分資金等這些細節(jié)在此報告接下來部分會看到。在這一項目的設計階段，將選擇一個合適的治理模型。

　　小知識。關于量子傳感器。疊加態(tài)天然地對環(huán)境非常敏感，因此可被用于制造非常精確的傳感器。材料質(zhì)量和控制上的穩(wěn)定進步導致激光等組件的成本降低且越來越微型化。這些設備現(xiàn)在已經(jīng)準備好被用于許多商業(yè)應用中。

　　比如金剛石中的 NV 色心這樣的固態(tài)量子傳感器，已經(jīng)顯示在測量非常小的電磁場中有用。因此，這可能對生物傳感器、磁共振成像、金屬探傷等領域的多種應用有幫助。一個早期的量子技術如今被廣泛應用的例子是超導量子干涉元件，它們應用在了腦成像、粒子探測等領域。

　　量子成像設備使用糾纏光束在成像過程中從光中提取更多信息。這能大幅度改善成像技術。比如，通過使用壓縮光獲得高分辨率的圖像、通過測量與另一個光子（這個光子具有不同的顏色和糾纏態(tài)，被用于探測樣本）糾纏的單光子來創(chuàng)造成像能力。

　　原子和分子干涉儀使用疊加態(tài)精確測量加速度和旋轉(zhuǎn)。這些經(jīng)過處理的加速度和旋轉(zhuǎn)信號可用于慣性導航設備，在地下或建筑內(nèi)工作。這樣的設備也能測量重力場、磁力場、時間或基本物理常量的細微變化。

　　小知識。關于量子計算機。量子計算是量子科技中影響深遠、最具挑戰(zhàn)性的技術?；谀芡瑫r具有 0 和 1 兩態(tài)的量子位和設備的瞬時相關性，一臺量子計算機相當于一個大型的并行設備，能夠同時處理指數(shù)級別的計算。已經(jīng)有很多算法利用了這一能力，從而讓我們得以解決一些最強力的超級計算機都解決不了的問題。

　　過去二十年中，出現(xiàn)了使用不同平臺的量子計算機。最先進的是基于囚禁離子和超導回路的計算機，一個提升到 10-15 個量子位的小型原型機已經(jīng)能運行基礎的算法和協(xié)議了。很多平臺和構(gòu)架都展示了基于固態(tài)系統(tǒng)（半導體中量子自旋、固體中核自旋、Majorana zero modes），原子和光系統(tǒng)（分子中核自旋、原子和光子中的超精細結(jié)構(gòu)和里德伯態(tài)）的基礎量子計算原則。

　　由于技術利益和現(xiàn)有方法那被稱為「墨菲法則的終結(jié)」的顯而易見的局限性，最近十年，全球 IT 公司已經(jīng)開始對量子計算提升了興趣。量子計算機的進展、容錯算法以及新的制造工藝科技，現(xiàn)在正在將這一「圣杯」科技轉(zhuǎn)化為平衡地在某些應用上超前經(jīng)典計算十年到二十年的現(xiàn)實編程。伴隨著這些新的發(fā)展，這些公司被問及的問題已經(jīng)不是將來有沒有量子計算機，而是將由誰造出量子計算機并從中獲益。舉個例子，英特爾，HRL 實驗室和 NTT 正在贊助半導體領域的自旋量子項目；谷歌，IBM和英特爾在投資超導的量子研究；D-Wave正制造超導的量子退火爐；微軟正在將賭注押在拓撲的量子比特上；Lockheed Martin 和 INFINEON 正在贊助研究囚禁離子和它們與光子互動技術。由于歐洲的量子計算世界領先，許多IT公司業(yè)也開始在歐洲為它們的研發(fā)工作選擇學術伙伴。

　　在歐洲共建量子計算能力已有十年了，這將需要工業(yè)和學術合作伙伴們的協(xié)同共作，也要求來自研究機構(gòu)像 Fraunhofer， IMEC， VTT 和 LETI 等學術聯(lián)盟的工程師們的參與。這些硬件的努力還需要量子軟件的發(fā)展來補充，才能獲得能夠解決應用問題的最優(yōu)量子算法。隨著大量領先的量子軟件團體已經(jīng)活躍起來并和硬件團隊互動，歐洲已成為經(jīng)典高性能計算應用軟件的發(fā)展領袖，也在建立新出現(xiàn)的量子軟件工程方面名列前茅。

　　量子技術的研發(fā)目標

　　短期目標：（0-5年）

　　研發(fā)用于加密能力和竊聽檢測、長距離點對點量子安全連接的信號復示器的核心科技。

　　共建量子模擬器去處理化學工藝和材料設計的問題。

　　研發(fā)更多精確的能夠被用于為高頻率金融交易打時間印戳的原子鐘，讓國際市場有更好的法規(guī)和安全。

　　論證對指數(shù)保護和拓撲量子的控制。

　　整合高速冷凍傳統(tǒng)控制硬件的功能性量子電路。

　　為特殊目的的應用研發(fā)量子感應器，例如，為防御，石油天然氣和太空領域研發(fā)重力感應器，計時應用用途的量子鐘，醫(yī)學用途和圖像領域的磁力感應器。

　　為量子模擬器、計算機和通訊網(wǎng)絡，發(fā)掘新的算法、協(xié)議和領域應用，如，分析和設計有用的化學進程。

　　論證小的量子處理器，它可用以執(zhí)行量子算法和在原子或者固態(tài)平臺被量子誤差校正保護的邏輯量子運算。

　　開發(fā)供應鏈組件，例如冷凍的或電子的放大器和組件或是激光資源。這些都是構(gòu)建量子設備和眾多副產(chǎn)品的基礎。

　　中期目標（5-10年）

　　實現(xiàn)對物質(zhì)的磁性和超導性等電屬性的模擬，以支持發(fā)展和設計具有新異特性的新材料。

　　簡化量子感應器，從而讓他們能夠用于低成本、大批量的應用，如制造業(yè)、汽車業(yè)、建筑業(yè)和地質(zhì)調(diào)查領域。

　　因為量子網(wǎng)絡能夠加強信息安全并讓加密成為可能，從而讓遠距離城市間能夠通過量子網(wǎng)絡進行安全通信。

　　用能以超過一百物理量子比特的高速運行的特殊目的量子計算機運算解決化學和材料科學的問題

　　研發(fā)掌上型導航儀器，精確到 1毫米/天并能夠在室內(nèi)使用。

　　建造量子設備，用其提升工藝性和可依賴性，降低成本并讓它們?yōu)橹髁魇袌鏊谩?/p>

　　論證星地量子密碼學。

　　長期目標（10年以上）

　　打造一個安全、快速的量子互聯(lián)網(wǎng)，使用運行量子通信協(xié)議的量子中繼器連接歐洲主要城市。

　　用具有特殊功能目的的量子硬件，設計出具有定制特性的新材料（比如，電導體或磁體）

　　建造一臺通用計算機，它能證實一個問題的解決方案，而如果使用當前超級計算機的技術，同樣過程花費的時間可能要比宇宙年齡的還要久遠。

　　研發(fā)量子計算機模擬物理和化學問題，并解決化學反應問題，比最快的超級計算機還要快和準確。比如，新的催化劑和藥物設計。

　　研發(fā)能夠整合在手機的芯片上的量子傳感裝置，例如，讓量子信息和傳感應用在多用戶應用間實現(xiàn)。

　　把從引力感應器陣列中得到的測量關聯(lián)起來以創(chuàng)造引力圖像。

　　把量子傳感器整合到消費者應用中，例如在移動設備中使用的整合的光子設備或固態(tài)設備。

　　研發(fā)其它應用如量子信用卡，和量子鑰匙，還有其他未曾預期到的發(fā)現(xiàn)和應用。