文/Michael Baczyk

對于光學與光子學領(lǐng)域的專業(yè)人士而言，量子技術(shù)的發(fā)展既帶來了挑戰(zhàn)，也創(chuàng)造了機遇。作為量子系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，光學技術(shù)在量子計算、量子通信和量子傳感中處于核心地位。本文將基于全球量子情報公司的 PESTEL框架分析，探索全球量子技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展格局，深入了解政治、經(jīng)濟、社會、技術(shù)、環(huán)境和法律等因素將如何塑造量子行業(yè)，以及這對光學與光子學專業(yè)人士意味著什么。

政治層面：地緣政治與國家戰(zhàn)略

量子技術(shù)已成為主要國家的戰(zhàn)略重點。美國 、中國和歐洲都已經(jīng)啟動了數(shù)十億美元規(guī)模的國家量子計劃。 

在美國，《國家量子倡議法案》（2018 年）規(guī)劃了多個機構(gòu)的量子研發(fā)工作，在五年內(nèi)撥款 12.75 億美元。2022 年的《芯片與科學法案》進一步擴大了資金投入，并且民主和共和兩黨對量子技術(shù)的支持力度持續(xù)強勁，2024 年還推出了諸如《國防量子加速法案》等新舉措。 

歐盟通過諸如歐洲量子通信基礎(chǔ)設(shè)施（EuroQCI）倡議等項目來協(xié)調(diào)各方努力，將量子元素融入更廣泛的技術(shù)戰(zhàn)略之中。

中國已經(jīng)將量子技術(shù)納入其五年經(jīng)濟規(guī)劃，引導(dǎo)公共和私人資源投入到像“墨子號”量子衛(wèi)星這樣的關(guān)鍵項目。 

英國、加拿大、日本、澳大利亞等國也在投入大量資源來構(gòu)建國家的量子能力。 

這些計劃都強調(diào)技術(shù)主權(quán)，各國政府紛紛對量子研發(fā)進行投資，以確保國家安全和經(jīng)濟競爭力。美國和中國在量子技術(shù)領(lǐng)域展開了爭奪領(lǐng)導(dǎo)地位的競賽，特別是在量子計算和量子通信方面；而歐洲則通過強大的公私合作來尋求技術(shù)獨立。地緣政治的緊張局勢導(dǎo)致了對量子技術(shù)出口的限制，尤其是針對中國，因為西方國家試圖借此保障自身供應(yīng)鏈安全。這種環(huán)境為全球運營的企業(yè)帶來了風險，但同時也在國家量子生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)造了資金和合作機會。

經(jīng)濟層面：投資與商業(yè)化趨勢 

量子技術(shù)領(lǐng)域的公共和私人資金投入正在穩(wěn)步增長，風險投資和政府撥款為初創(chuàng)企業(yè)和大型科技公司提供了發(fā)展動力。美國在私人投資方面處于領(lǐng)先地位，IBM、谷歌和微軟等主要企業(yè)都深度涉足量子計算領(lǐng)域。歐洲更多地依賴政府資助的產(chǎn)學研合作，而中國則采用國家驅(qū)動的方式，將量子研究融入其更廣泛的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略中。 

量子技術(shù)的商業(yè)化進程正在加速，量子計算公司正在與從制藥到金融等各個行業(yè)建立合作關(guān)系。量子傳感應(yīng)用（如醫(yī)學成像和地球物理）正進入早期市場，而量子通信則通過基于衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)和安全加密協(xié)議不斷取得進展。這一不斷擴大的市場創(chuàng)造了供應(yīng)鏈機遇，尤其是對于那些提供激光、低溫學和光子學組件等支撐技術(shù)的公司而言。 

在加拿大，《國家量子戰(zhàn)略（2023 年）》設(shè)定了長期愿景，預(yù)計到 2040 年將產(chǎn)生1424億加元（9960萬美元）的經(jīng)濟影響。澳大利亞的國家重建基金為量子及其他關(guān)鍵技術(shù)撥款 10 億澳元（6.27 億美元），旨在使該國成為量子傳感與量子計算領(lǐng)域的核心參與者�？傮w而言，量子產(chǎn)業(yè)中心正在不斷涌現(xiàn)，比如加拿大滑鐵盧的量子谷、德國慕尼黑量子谷、英國量子產(chǎn)業(yè)中心以及日本的國家量子中心等，這些都有助于推動量子技術(shù)的商業(yè)化進程。

社會層面：人才與勞動力挑戰(zhàn) 

量子技術(shù)發(fā)展面臨的最大障礙之一是技能差距。對量子技術(shù)人才的需求超過了供給，企業(yè)很難找到量子硬件、算法和工程方面的專家。各國政府正通過教育舉措來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，例如美國的國家 Q-12 教育合作計劃、英國11億英鎊（13 億美元）的培訓計劃，以及德國專門的量子碩士課程。 

對于光子學專業(yè)人士而言，這既帶來了挑戰(zhàn)，也帶來了優(yōu)勢。隨著企業(yè)加大對量子技術(shù)的投入，那些在光學、激光和量子力學方面具備專業(yè)知識的人才將備受青睞。將量子原理融入工程項目，也將創(chuàng)造新的職業(yè)發(fā)展路徑，并使量子知識成為一項越來越有價值的技能。

技術(shù)層面：支撐技術(shù)與產(chǎn)業(yè)融合 

許多量子計算平臺，如囚禁離子、中性原子量子處理器等，都依賴高性能激光器來實現(xiàn)量子比特的控制和讀出。量子通信網(wǎng)絡(luò)需要精確的單光子源和探測器，而量子傳感器則利用超靈敏的光學和原子測量技術(shù)。 

除了基礎(chǔ)研究，量子技術(shù)商業(yè)化還依賴于可擴展的制造。生產(chǎn)光子集成電路（PIC）、高穩(wěn)定性激光源和量子兼容探測器的公司，對于該行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。光子學不僅促進了量子技術(shù)的發(fā)展，而且它正在成為量子技術(shù)的核心產(chǎn)業(yè)之一。

環(huán)境層面：可持續(xù)性與能源考量 

量子技術(shù)既存在環(huán)境成本，也帶來了環(huán)境效益。許多量子計算機需要低溫冷卻，這會消耗大量能源。但量子技術(shù)的突破也有望為可持續(xù)發(fā)展和氣候技術(shù)提供解決方案。量子模擬有助于研發(fā)更好的電池材料。而且量子傳感器能夠以前所未有的精度檢測水位變化、污染和地震活動，從而加強環(huán)境監(jiān)測。

法律層面：知識產(chǎn)權(quán)與監(jiān)管考量 

量子技術(shù)的快速發(fā)展帶來了法律挑戰(zhàn)，尤其是在知識產(chǎn)權(quán)（IP）和國際貿(mào)易法規(guī)方面。量子創(chuàng)新的專利競賽日益激烈，中國在量子通信專利方面處于領(lǐng)先地位，而美國和歐洲則在量子計算知識產(chǎn)權(quán)方面展開競爭。 

出口管制也在不斷收緊。美國和歐盟已經(jīng)對向某些國家出售高性能量子計算和量子加密技術(shù)實施限制。開發(fā)量子支撐技術(shù)的公司必須了解這些法規(guī)，因為它們可能會影響國際商業(yè)機會和供應(yīng)鏈物流。

抓住量子領(lǐng)域的機遇：對光學與光子學行業(yè)意味著什么？

量子技術(shù)不再僅僅是一個研究課題，它正發(fā)展成為一個全球性產(chǎn)業(yè)，而光學與光子學專業(yè)人士是其發(fā)展的核心力量。激光器和光學組件對于量子計算、量子通信和量子傳感不可或缺。那些抓住量子技術(shù)驅(qū)動的機遇、投資人才培養(yǎng)并在不斷增長的量子供應(yīng)鏈中找準定位的公司，將有望引領(lǐng)新一輪的技術(shù)革命。

隨著量子技術(shù)從研究實驗室向工業(yè)規(guī)模制造的轉(zhuǎn)變，提供高質(zhì)量、高性價比的量子級光學組件的公司將獲得競爭優(yōu)勢。全球各國政府都在提供資金和監(jiān)管支持，因此，對于光子學企業(yè)來說，及時了解相關(guān)信息并相應(yīng)調(diào)整戰(zhàn)略至關(guān)重要。