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賽迪智庫|歐盟加快推進量子技術標準化的實踐及啟示
標準化是量子技術從實驗室走向產業化規模應用的必然途徑,歐盟將量子技術標準化作為增強歐洲量子產業國際競爭力的首要任務和有效工具。2023年3月22日,歐盟出臺全球首個《量子技術標準化路線圖》,加快推進量子技術標準化進程。當前,中國雖然在量子技術標準化領域取得部分進展,但仍面臨標準化路線不清、參與技術發展早期標準起草的高校數量不多、部分領域國際標準參與度不夠等多重挑戰,工信部賽迪研究院提出應加強技術研發、明確標準化路線圖等建議。
一、歐盟在加快推進量子技術標準化的實踐中呈現目標清晰、需求明確、活躍度高、協調性強四大特點
歐盟將量子技術標準化作為增強歐洲量子產業國際競爭力的首要任務和有效工具。歐盟將標準化作為量子技術從實驗室轉移到產業界的關鍵節點,通過出臺《歐盟標準化戰略》《戰略研究和行業議程》《量子技術標準化路線圖》等文件,明確標準化路線,圍繞產業需求,積極參與國際標準制定組織(Standards Development Organization, SDO)的活動,實現覆蓋量子技術全生命周期的標準化工作,旨在樹立其在量子技術標準化方面的全球領導地位,避免被動采用他國量子技術標準所造成的損失,從而加速歐洲量子產業化進程,提升全球市場占有率。
特點一:歐盟量子技術標準化研究具有清晰的目標及路線圖引領。為支持歐洲量子技術標準制定,歐盟已出臺明確的量子技術標準化目標及路線圖。歐盟量子旗艦計劃于2022年11月發布初步的《戰略研究和行業議程》,概述了歐盟為搶占全球量子技術標準化制高點所須采取的必要行動及目標。2023年3月,由CEN-CENELEC(歐洲標準化委員會與歐洲電工標準化委員會的聯合機構)成立的量子技術焦點小組(Focus Group on Quantum Technologies, FGQT,成立于2020年6月,旨在支持歐盟委員會的量子旗艦計劃)發布了全球首個面向量子技術領域的標準化路線圖《量子技術標準化路線圖》,明確了歐洲量子使能技術、量子通信、量子計算和模擬以及量子計量、傳感和成像的標準化布局及時間節點。
圖1 FGQT用于制定量子技術標準化路線的基礎“希臘神廟”框架圖
數據來源:《量子技術標準化路線圖》,CEN-CENELEC FGQT 2023,3
特點二:歐盟量子技術標準化研究具有明確的產業需求導向性。歐盟量子技術的標準化研究與產業界互動密切,圍繞產業需求推動量子技術標準化。一方面,歐盟建議相關部門向量子產業界提供全球量子技術標準化最新進展,及時公布對量子產業生態有影響的現有或即將發布的標準,例如,歐盟鼓勵開發簡單、交互式且易于導航的實時文檔,方便量子產業界獲知全球標準化進展。另一方面,歐盟廣泛征集歐洲量子產業界的標準化需求,通過建立量子技術產業界與標準化機構之間的溝通渠道,緊密結合量子產業需求開展標準化研究。例如,歐洲量子產業聯盟的標準化工作組未來將通過產業調查的形式支持歐洲量子技術標準化。
特點三:歐盟量子技術標準化研究強調提高在國際SDO的活躍度。歐盟鼓勵標準化組織、行業協會、專家代表等多主體參與國際SDO的量子技術標準化活動。歐盟已于2022年10月成立CEN-CENELEC量子技術聯合技術委員會JTC 22 QT,鼓勵JTC 22 QT與歐洲或國際SDO進行協調和聯絡,如ETSI、ITU、ISO、IEC、IEEE(分別為歐洲電信標準化協會、國際電信聯盟、國際標準化組織、國際電工委員會、美國電氣與電子工程師協會的簡稱)等,開展量子通信、量子計算和模擬以及量子計量、傳感和成像等方面的標準化活動。歐盟《戰略研究和行業議程》指出,將制定充分的激勵措施,鼓勵量子技術專家代表、行業協會積極參與國際SDO的活動。
特點四:歐盟量子技術標準化研究與技術發展之間的協調性強。標準化研究與技術發展階段的高度協同可以促進科研成果及時轉化,增大本國標準提升為國際標準的可能性。成熟技術的標準化通常由產業界代表主導,而量子技術仍處于早期發展階段。歐盟量子技術的標準化研究貫穿了基礎研究、技術開發、產業化的全過程,尤其注重在量子技術發展的早期階段開展標準化研究,符合量子技術發展的階段特點。例如,FGQT的110多名成員代表涵蓋量子技術發展全生命周期,其中51%的成員來自學術界,30%來自產業界,11%來自標準化機構,學術界代表占比過半,這反映出FGQT的標準化研究工作與量子技術發展階段高度協調。
圖2 FGQT成員代表分布圖
數據來源:《邁向量子技術的歐洲標準》,CEN-CENELEC FGQT 2022,11
二、中國已主導制定多項全球領先的量子技術國際標準,但仍面臨標準化路線不清、參與技術發展早期標準起草的高校數量不多、部分領域國際標準參與度不夠三大挑戰
中國已初步確立在量子計算和量子通信技術領域的國際標準話語權和主導地位。量子計算方面,全球首個量子計算國際標準《信息技術量子計算術語和詞匯》ISO/IEC4879于2020年正式立項,該提案由中國提出,得到了美國、英國、日本等14個國家的支持,截至2023年3月已進入詢問階段。量子通信方面,中國正在主導制定全球首個系統性地規范量子密鑰分發安全檢測技術的國際標準《量子密鑰分發的安全要求、測試和評估方法 第1部分:要求》ISO/IEC 23837-1和《量子密鑰分發的安全要求、測試和評估方法 第2部分:測試和評估方法》ISO/IEC 23837-2,目前該提案已進入國際標準發布階段。
與此同時,我們也認識到中國量子技術標準化研究仍然面臨的三大挑戰,需要引起重點關注。
挑戰一:尚未出臺清晰的量子技術標準化行動目標和路線圖。中國缺少國家層面的量子技術標準化行動目標,量子技術標準化的時間節點和實施路徑尚不明確;中國量子技術標準化體系缺乏整體性和系統性,量子通信、量子計算、量子精密測量三大技術的標準化工作隸屬于不同的標準化委員會,缺少針對量子技術的標準化委員會。例如,量子計算和量子精密測量技術的標準化工作歸口單位為全國量子計算與測量標準化技術委員會,而量子通信的歸口單位則為全國通信標準化技術委員會。
挑戰二:高校參與量子技術發展早期的標準化研究的數量占比較低。在量子技術成熟度(Technology Readiness Level, TRL,根據技術準備水平從低到高分為9個級別,分別為TRL1-TRL9)較低的早期階段,高校是中國量子科技研究的重要力量,而中國高校參與量子技術早期標準化的數量占比較低,這不利于通過技術標準推動高校科研成果的及時轉化。例如,根據全國標準信息公共服務平臺公開信息,在中國目前僅有的2項量子通信國家標準計劃《量子通信術語和定義》和《量子保密通信應用基本要求》中,企業占起草單位總數量的76.9%,科研院所占19.2%,而高校僅占3.9%,其中,《量子通信術語和定義》面向術語和定義制定標準,仍處于TRL1或TRL2基礎研究階段,但在該計劃中企業占起草單位總數量的62.5%,科研院所占37.5%,沒有高校參與。
挑戰三:參與量子精密測量技術國際標準化工作的深度不夠。中國已深度參與量子計算和量子通信技術的國際標準化工作,但是在量子精密測量領域國際標準化活動的參與度不及量子計算和量子通信。例如,中國相關單位積極參與ISO/IEC量子計算工作組JTC 1/WG 14并主導制定相關標準,中國專家擔任ITU-T面向網絡的量子信息技術焦點組FG-QIT4N的主席這一關鍵職務,但是中國尚未主導制定量子精密測量技術的國際標準,中國量子精密測量領域專家也未在國際標準化工作組擔任關鍵職務。
三、啟示與建議
一是加強技術研發,夯實主導國際量子技術標準的技術基礎。雄厚的量子技術研發實力是主導和參與國際標準制定的前提。一方面,要面向量子產業元器件、基礎材料等核心技術開展攻關,實現關鍵核心技術的自主可控,為中國搶占量子技術國際標準話語權夯實技術基礎;另一方面,要構建量子技術研發和標準研制聯動的創新機制,通過加大研發投入,實現更多原創性、引領性的量子技術突破,促進量子技術轉化為國際標準。
二是明確發展目標,統籌制定量子技術領域標準化路線圖。一方面,面向細分領域成立由行業代表、技術專家等組成的標準化工作組,支撐相關部門出臺國家層面的量子技術標準化政策文件,構建涵蓋量子產業鏈的量子技術標準化行動目標,明確行動路線和時間節點;另一方面,統籌考慮量子技術三大領域的標準化工作,成立量子技術標準化委員會,避免標準化研究交叉重疊。
三是加強需求調研,鼓勵高校參與量子技術發展前期的標準化研究。一方面,加強標準制定機構對量子產業標準化需求的調研,暢通量子產業標準化需求方與標準制定組織的溝通渠道,鼓勵行業代表、技術專家等提出量子技術標準化需求;另一方面,根據量子技術發展前期的階段特點,鼓勵高校積極參與量子技術發展前期的標準制定,通過標準促進量子技術成果有效轉化,同時密切追蹤量子技術成熟度,開展相應階段的標準制定。
四是豐富溝通渠道,提升量子精密測量技術國際標準化活動的參與度。一方面,根據不同國際SDO的技術側重點,鼓勵三大技術領域相關的標準化組織、行業協會、研究機構、企業等參與國際SDO的標準制定活動,豐富與國際SDO的溝通渠道;另一方面,支持中國專家擔任國際標準化工作組的關鍵職位,鼓勵中國相關單位主動牽頭國際標準項目,提升中國在量子精密測量領域國際標準的參與深度。
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