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4.1技术卓越：灯塔项目（lighthouse project）几十年来，独角兽公司是科技进步的主要推动者，量子计算可能也不例外。一般而言，独角兽是指估值在10亿美元以上的非上市公司。芬兰IQM量子计算公司的顾问Markku Räsänen等人撰写的文章Path to European quantum unicorns建议，欧盟应该采取措施，以推动量子计算独角兽的形成。文章发表于2021年2月25日。光子盒在此基础上编写这份报告，希望能为中国量子计算产业发展提供借鉴。量子计算在未来可能为欧盟的经济带来巨大的繁荣。然而，由于需要对博士后水平的劳动力和复杂的基础设施进行大量投资，现在却没有可以为这些业务提供财务支持的市场，因此在该领域创建成功的企业具有挑战性。这篇评论文章回顾了欧盟最近为培育量子计算生态系统所做的努力及其现状。重点在于，我们建议欧盟采取具体行动，推动该领域未来的发展朝着预期目标迈进。我们特别提出了创建总部位于欧盟的量子计算独角兽的方法，这些独角兽可能是量子技术及其商业化的关键。这些独角兽在未来可能为原本分散的生态系统提供稳定性，从而推动全球政策的进步，使欧盟的创新和技术能够在全球传播。独角兽可以作为一个渠道，通过这个渠道，欧盟的量子生态系统可以从亚洲和美国的类似生态系统中脱颖而出。考虑到当前市场所需的投资水平，所以这样强大的公司是必需的。本报告提出了可以提高创建独角兽企业的方法论和最佳实践。此外，我们还探索了未来的场景，在这些场景中独角兽可以在欧盟运营并对欧盟量子生态系统提供支持。此次探索的重点是将要采取的步骤以及我们认为这些公司可能产生的影响。量子技术及其衍生技术，如量子计算，是一个前景广阔的领域。欧洲特别是欧盟国家在量子计算科学方面拥有全球领先的学术团队。然而，未来欧洲量子计算技术的大规模商业化需要产业、学术和创新政策的转变。最重要的是，顶级量子技术现在必须实现从学术研究团队到产业的转型，以确保欧洲能够从对该领域基础研究数十年的系统资助中获得回报[1]。为了在欧洲实现量子计算的商业化，需要建成所谓的独角兽成长型公司[2]。这些规模显著的公司正在从初创公司成长为大型国际公司。它们之所以重要，是因为它们的规模大到足以在全球范围内脱颖而出并取得成功。欧盟必须以创建此类公司为目标，因为只有有了这样的成功种子，欧盟才能保持全球繁荣并确保获得新兴技术。我们在这篇报告中探讨了量子计算独角兽公司的有关内容，认为它们的成功创建需要对现有的融资工具进行某些关键的改变和补充，才能实现量子计算技术的商业化。量子计算技术解决了当前计算硬件无法解决的各种计算问题，例如化学、金融和其他领域中复杂现象的模拟[3]。据估计，到2027年，全球量子计算市场规模将增长到60亿欧元（460亿人民币）以上[4]。然而，当前的量子计算系统还不能解决可行的商业问题。因此，目前量子计算硬件的大多数客户都是政府所有的研究机构。例如，他们的目的是培养下一代量子工程师，成为使用该技术的领跑者，并探索量子计算机未来在化学、金融和优化方法领域的潜力[5]。这个以研究为基础的市场还得到了为决策者提供咨询服务的补充，从而使他们的组织做好量子准备，并通过云计算服务的概念验证测试。一旦量子计算机达到第一个量子优势(quantum advantage)，即在具有实用价值的计算问题上，它们在某些方面优于任何经典计算机，该领域就有望实现大规模商业化。随着量子优势的到来，量子计算市场很可能会急剧扩张，规模迅速成倍地增长。此外，量子优势的到来很可能还会创造新的市场。由于量子计算的潜力可以解决以前无法解决的问题，从而创造出自己的应用领域，因此很难估计其未来潜在的市场规模。但是，该市场可能会与当前的高性能计算市场持平甚至更大。目前，学术界开发的量子计算技术和知识产权（IP）正被多家初创公司使用，该领域已进入由学术界向产业界创新的阶段。据估计，自2010年以来，仅欧洲就有超过69家量子计算初创公司[6]。欧洲量子初创公司的总数可能比这要大得多，但确切的数量很难核实，因为这也取决于量子计算创业公司的定义。尽管如此，这个数字在全球范围内还是很高的。例如，据估计，目前美国的量子计算初创公司数量为53家[7]。考虑到欧洲从事量子技术的学术研究的质量和数量，可以潜在地解释这种差异。根据2017年的一篇论文，2455名量子物理论文作者来自欧盟，1913名来自中国，1564名来自北美[8]。尽管这是一个合理的指标，正如我们将在下面展示的那样，但对于找出可能成为这个领域全球领导者的量子计算公司而言，公司的质量和可用的资金数量以及政府支持更为重要。量子计算是一个特别资本密集型的产业。根据技术平台的不同，用于操作量子处理器的设备即使是最初的研究机器也可能花费超过100万欧元。再加上人员成本、制造量子处理器等组件的设施成本（这些组件可能构成初创公司产品的关键部分），初创公司很可能需要数千万欧元才能有效启动，并需要更多资金才能继续运营。这样的成本基础可能导致量子初创公司的估值需要快速增加才能跟上企业的资金需求。因此，我们在本报告中解决和争论的关键是，欧盟需要采取措施促进创建量子计算独角兽企业，以便在该领域处于有利地位，并从量子行业的扩张中受益。最好是在市场最初快速扩张的时候，就有许多这样的独角兽出现在市场上。如上所述，量子计算技术与许多其他深度科技领域一样，需要大量资金和适当的基础设施才能成功将其商业化。我们估计，要在全球范围内将量子计算技术商业化到足够强大的水平，需要欧盟范围内的总投资约为150亿欧元。我们估算的基础是其他国家已经公开的量子相关项目，以及该领域的现状和资金需求[9]。这个关键领域需要改进的一方面是量子初创公司从学术界向企业界转型的速度。这是一个自我扩增的过程：这一速度的整体提高容易产生更多这样的公司，从而使得更多的资金流入量子计算技术领域。另一个理由是，政府或私人所有的机构愿意与这些处于早期阶段的公司合作。这种意愿可以被描述为以试点和其他此类项目的形式在早期就采用新技术，而不是等待更成熟的解决方案。虽然欧盟的研究界目前与美国和中国的研究界旗鼓相当，但欧盟的商业化指标已经落后。其中一个指标就是申请专利的数量。目前，美国在提交的量子计算机专利数量方面明显领先，其次是中国（见图1）。请注意，政府对专利的补贴极大地鼓励了中国在该领域的努力[11]。所以，欧洲的排名还有提升的空间，例如，更多资金充足的量子初创公司，或者更强的技术专利激励。总体而言，专利申请数量与对量子计算和量子技术的投资之间可能存在相关性。然而，总部在欧盟的公司或机构在申请专利时没有考虑到欧盟在这一领域进行的领先学术研究的数量。中国、欧盟、美国在专利类别G06N-010/00（“量子计算机，即基于量子力学现象的计算机系统”）每年申请的专利数量。数据来自参考文献[10]。我们认为专利数量少的部分原因是缺少足够大的量子计算公司在欧盟申请专利。大公司可以将大量资源用于专利申请并产生大量专利组合，这对中小型企业(SME)或初创公司来说是一个挑战。(1)使大学和研究机构的科学家意识到，申请专利对于技术建设至关重要，申请专利与在科学期刊上发表成果是相容的。(2)在大学和研究机构中建立创新中心，使得科学家了解专利成果的好处，从而推动专利的研发。(3)建立知识产权池(IP pools)，不同群体的专利都可以提交到里面，大型公司和初创公司都可以访问知识产权池。(4)以一次性支付为基础，简化知识产权的剥离流程，支持创业时拥有合理知识产权的初创公司创业。(5)为初创公司的专利创造过程给予补贴，确保其资金流动性不会成为申请专利的限制因素。资金是必要的，但金钱不能解决所有问题。量子计算公司需要大量资金才能从学术界分拆出来。尽管欧盟大幅增加了对科技初创公司的资金支持，但大部分资金仍然面向私人投资者认为简单且风险不高的投资项目，例如对标准软件公司的投资。如图2所示，未来有望在全球范围对量子技术公司（不仅仅是量子计算公司）进行更多资本投资。每年都有资本投资于全球的量子技术公司。数据来自参考文献[12]（单位：百万美元）图3清楚地表明，欧洲对与量子相关的投资轮数增长显著，2019年覆盖了全球一半以上。但欧洲需要确保这种积极的趋势可以持续下去。此外，只有小型创业公司并不能为欧洲创造领先地位，因此本报告的重点是如何在目前的情况下创造独角兽和规模化。不幸的是，在各种规模的扩张数量上，欧洲都远远落后于美国[14]。量子技术公司每年实现的投资数量的相对区域分布。数据来自参考文献[13]。请注意，中国的数据包含在亚洲的数据中，目前还不能单独获得这些数据。
尽管区分私人资本和公共资本很重要，但我们强调，作为全球最重要的经济参与者之一，欧盟拥有足够的私人和公共资本来资助重大项目，例如初创公司的量子计算商业化[15]。私人资本和公共资本的结合对于量子计算领域的任何风险投资都至关重要。尽管过去欧盟的公共资本促成了重要的科学成果，但我们认为这些科学成果的商业化不如美国那么活跃[16]。通过一定的调整，可以提高商业化的速度和公司的数量与规模。此外，量子计算企业面临一个普遍挑战：量子优势还有待在未来实现，但现在就要实现销售。由于当前这一代量子计算机最适合研究和教育，因此政府组织自然是第一批客户。他们对研究和教育有着浓厚的兴趣，通常通过立法强制执行。此外，政府通常要承担这种长期金融风险，因为从经济的角度来看是有益的。新产业的创造以税收和效率的形式为政府带来长期的主要回报。活跃于量子计算潜力最大领域的欧洲私营企业，现在也需要考虑投资此类机器，例如，培训他们的员工，完善他们的解决方案，以便在量子优势时代的初期就能立即使用。这种才能再加上获得量子优势，就是这些企业的无价的资产。欧盟委员会和欧洲议会在制定高级别议程方面发挥着重要作用，这些高级别议程将会被纳入成员国地方议程。不幸的是，如图4和5所示，量子计算尚未成为欧洲议会讨论的热门话题。图4显示了量子计算作为话题与其他新兴技术话题的相对位置，图5显示了欧洲议会中关于技术行业最常讨论的话题。每年在欧洲议会活动和新闻稿中提及人工智能（灰色）、量子计算（浅蓝色）和基因编辑（深蓝色）的次数。数据来自参考文献[17]
按2019年（灰色）和2020年（蓝色）在活动和新闻稿中提及的次数排名前20的欧洲议会关键主题。数据来自参考文献[18]。请注意，Covid-19的提及次数超过5000次。因此，我们强调欧洲议会应该更仔细地关注量子计算的最新发展，并考虑技术主权等问题。欧洲议会在提高对量子计算和技术的认识方面有一项有力的倡议，该倡议在未来的实施有可能对欧洲量子计算公司的成功产生积极影响。这样的讨论也容易影响到全国性的政治讨论。尽管在将量子计算纳入立法议程方面已经取得了一些改进，如图6所示，但仍有改进的空间。欧盟的在该领域发展的限制在于公共和私人参与者缺乏将资本密集型解决方案推向市场的凝聚力。欧洲国家已经组建了一家大型全球公司（如空中客车公司），在一个资本密集型的领域有意义地运营，但我们认为，当公共和私人方面的合作时，会出现更多这样的公司。2020年欧洲议会立法文件中提及关键技术相关主题的次数按主题降序排列。数据来自参考文献[19]在资本密集型领域，欧盟之外的大型全球公司增长面临的一个紧迫挑战和限制是，欧盟作为第一买方的机制并不理想。美国有政府倡议，例如美国国防高级研究计划局(DARPA)，它们是基础研究中出现的解决方案的第一买方[20]。这些买方对于既具有风险又需要大量资金的行业的发展很重要。有迹象表明，欧盟委员会将根据欧洲高性能计算联合承诺计划中的一些计划草案购买欧洲量子计算机，但这些计划的细节尚未公开。在撰写本报告[21]时，只有一项提案。这是未来发展的一个很好的方向，但需要加强与欧洲业界和利益相关者的讨论，以确保投资产生预期的影响。此外，尽管欧盟的研究经费目前还算充足，但仍有关于削减欧盟研究预算（例如地平线计划的研究预算）的讨论。但是，例如，由于COVID-19危机[22]，此类削减似乎并未完全实现。削减开支与欧盟现阶段所需要的恰恰相反。只有对科学的持续承诺和投资才能产生所需水平的基础研究，然后可以由欧盟内部的公司将其商业化。当然，欧盟由不同的成员国组成，各国之间采取的方法和取得的结果存在差异。然而，对于像量子计算这样的全球化moonshot（意指一个疯狂的想法或者不大可能实现的项目）项目，都需要欧盟的参与。与此类似的是欧洲航天局(ESA)的建立，而不是个别欧洲国家拥有自己的太空计划。空间部门和量子技术之间还有其他几个相似之处。一个值得注意的相似之处是，这两个领域都可能带来意想不到的应用，例如空间相关研究中出现的太阳能电池。在这种情况下，对量子技术的投资可能会带来很多倍的回报。欧盟落后的最令人担忧的指标之一是研发(R&D)支出相对于国内生产总值(GDP)的比例，如图7所示。此外，有人认为一家领先的公司或少数领先的公司可能会占领大部分相关市场[24]。这导致最大的公司有能力在研发上投入大量资源。在国家层面，这种现象在芬兰也有出现，诺基亚减少研发支出后，对国家支出水平产生了显著影响[25]。因此，如果欧盟不积极参与量子计算和其他未来技术的发展，类似的情况可能会发生在欧洲层面，并可能影响欧洲数十年的竞争力。如图所示，2008-2018年每个地区的研发支出占GDP的比例。数据来自参考文献[23]欧盟还可以在鼓励私人资本投资深度科技公司方面发挥重要作用。当然，部分工作将由个别成员国进行，但欧盟层面的行动非常重要，因为如图8所示，欧洲此类公司的资金量可能会下降。然而，目前数据对于2021年资金是否会增长持续尚无定论。每年都有资本投资于欧洲的深度科技公司。2020年的数据是根据2020年9月之前的数据对全年进行标准化的。数据来自参考文献[26]（单位：十亿美元）如果不对新的量子计算初创公司进行大量投资，并将这些初创公司提升到能够在各自领域成为全球领导者的水平，欧盟就无法实现大部分潜在的经济增长。从本质上讲，欧洲正在为这项开创性的科学买单，但以后可能无法获得全部收益。只有像独角兽一样的大型初创公司才能发展到大规模生态系统所需的研发投资规模。只有足够大的公司才能进行推动整个欧盟量子计算生态系统获得所需的投资。在配置大量资金以支持目前的深度科技开发时，最重要的是为投资制定强有力的资源配置计划。尽管欧盟仍然落后，例如美国在资助量子计算等moonshot项目方面，但通过适当的计划，可以消除这种差距。如果欧盟继续将量子计算视为具有战略意义的领域，就像迄今为止所做的那样，他们应该愿意进一步投资于这项技术的商业化，这会大大超过目前的水平，例如量子旗舰（Quantum Flagship）计划[27]。众所周知，由于欧盟缺乏公司向美国和中国互联网公司等发起挑战，欧盟一直被排除在各种互联网平台等主要技术价值创造生态系统之外。在这方面的一个相关问题是，从长远来看，欧盟经济能够在多大程度上应对新技术在其他地方商业化的情况。下面，我们就如何解决这一难题提出一些看法，例如，如何在欧洲创建量子计算独角兽。如上所述，欧盟在量子计算方面的集中努力被称为量子旗舰。这些项目的重要性体现在促进不同国家、公司和大学的学术和企业研究团队之间的跨境合作。然而，此类旗舰计划的目的不应该是竞争甚至试图成为商业解决方案的替代方案，而是促进从学术界到工业界的技术转移。我们强调，强制商业化不是欧洲实现创建世界领先量子独角兽公司目标的方式。相反，应该支持有竞争力的商业模式，使初创企业能够扩大规模并在美国和亚洲的科技巨头中占据重要地位。量子旗舰等研究旗舰计划在向社区展示未来将关注的重点方面发挥着关键作用。尽管如此，欧盟不应造成这些举措与欧盟公司竞争的局面。旗舰项目应该开发能够在创业公司和产业的后续步骤中实现商业化的技术。因此，我们建议量子旗舰和类似的泛欧研究活动侧重于通过开展应用驱动的研究来增强欧盟量子公司的能力。此类研究的成果应受到知识产权许可的保护，并签订对商业界有吸引力的协议。政府资助的研究机构建立自己的专利组合来阻止欧洲公司使用相关技术的模式应该被阻止。为了取得成功，大规模的moonshot项目需要集中资金。技术复杂性的增加以及全球竞争的加剧要求欧盟的资金集中在对未来欧洲竞争力至关重要的领域，例如量子计算。提高研究成果的质量和数量，我们建议欧盟资助位于欧盟关键地区的卓越研究中心。对于量子计算，此类中心或量子中心对培养下一代量子科学家具有关键作用，它们还可以充当促进进一步商业创新的技术中心。通过推动创新和支持衍生公司，这些中心可以作为人才、资金和合作项目的来源，为领先的量子独角兽公司的创建和持续增长提供服务。这些中心还可以从欧盟的初创公司和大型公司那里购买设备，从而为它们成为量子独角兽提供支持。这些中心不与当地或欧盟其他大学竞争，而是协调与大学、初创公司和产业的合作。同样重要的是，这些中心将重点放在当地和欧洲学术界成果的商业化上。仅仅支持学术界是不会带来商业吸引力的。相反，学术团体开发的技术需要商业化，以进一步促进经济的繁荣，如就业或出口商品。我们已决定把向量子计算领域的公司提供产业补贴作为提高欧盟量子计算技术整体商业化的解决方案。成员国可以根据欧盟和当地法律以研究补助金、税收优惠或其他允许的方式提供此类补贴。我们认为这些补贴将鼓励大公司从欧盟的量子计算公司获得产品和技术。此类补贴还将鼓励欧盟公司更快地采用技术。因为这些大公司非常成熟，所以它们可以在量子计算技术的商业化中发挥重要作用。为了构建这些公司可以使用的解决方案，总部位于欧盟的初创公司需要进一步取得成功。尽管补贴是一个有争议的话题，但它们对于支持特定的投资密集型产业（如量子计算）非常有帮助。我们强调补贴的争议性意味着它们应该尽可能集中。例如，可以为欧盟量子计算公司和欧盟制药公司之间的合作提供补贴，用于例如发现关键药物或疗法的某些方面。当然了，量子计算领域不能单靠补贴来驱动。我们想强调适当的商业模式对量子计算公司的重要性，因为拥有这种持续增长收入的商业模式是获得独角兽地位的最佳方式之一。此外，商业模式本身或推动业务的技术需要优于现有的和新兴的公司。……
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英文原文：
https://doi.org/10.1140/epjqt/s40507-021-00095-x
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