3.1 经济影响
量子技术,尤其是量子计算,在某些方面与通用技术类似:均具有一级、二级和三级效应。想从经济角度说明其对美国的影响并非易事;但存在一些可能有用的相关尝试。
经济分析所考虑的多为潜在的“利好”影响而非负面影响,例如“破解”加密可能对电子商务、银行业、加密货币、区块链应用和军事及安全目的产生的破坏性影响,以及对互联网的影响。许多量子技术具有潜在的“双重用途”,既可带来社会效益,也可能在敌人手中造成广泛的负面影响。
现在就估量“量子”技术对美国经济的长期总体影响还为时尚早。在某种程度上,可以估算部分“量子”细分市场中短期的美元价值。当有更多可用数据时,有关方法论或许能够帮助我们更清楚了解这一问题。此外,多份商业市场研究报告对部分细分市场进行了中短期预测。
与此最为相关的可能是2017年8月国防分析研究所出版的133页的“量子信息科学未来经济影响评估”,[96]对可能在未来某些时间点开辟重大商业市场的三大技术的未来影响进行了评估。这三大技术是:
·量子计量和传感;
·量子通信;
·量子计算和仿真。
报告分别明确了三大技术可为潜在买方提供的能力、技术的商用时间表及其对应市场的潜在规模。
报告发现,从事QIS技术产品开发的公司几乎全部处于发达国家。大大小小的欧美公司制造着量子测量设备和传感器。日韩的大型电子企业和电信公司则持续投资量子通信技术。尽管该领域内不乏欧洲企业,量子计算主要由美国主导。在美国,业内分为小型初创企业和研究团队两大阵营,研究团队的规模通常也较小,派生于IBM、微软、Alphabet(谷歌)和英特尔等技术巨头中。未来十年内,市场上不太可能广泛出现商用的量子计算产品。[97]
报告中的九大发现为:[98]
(1)量子计量和传感已有健全的市场,但规模尚属小型(一年不到5 000万美元)至中型(5 000万美元到5亿美元)。
(2)惯性导航系统和弱交互电子显微镜可能具有更大的市场潜力,价值在5 000万~5亿美元。
(3)QKD市场发展缓慢,因为量子密钥的优势被其成本、复杂度和技术局限(需要在超过100公里的间距内再次传输密钥)所抵消。
(4)现有的商用量子计算能力十分有限,即使小型处理器的引入有助推动算法的开发,但至少在未来10年内仍将维持现状。
(5)量子计算和仿真可能服务利基市场,如特定分子的基态能量测定;可能与经典计算结合使用。
(6)美国当前位于QIS技术的领军位置。
(7)欧美企业是全球市场上量子计量和传感技术的主要提供商。
(8)美国的小型初创企业和技术公司是全球量子计算行业的主导力量。
(9)QIS技术的短期商业潜力一般,但持续的研发可能形成突破,增加其商业潜力。
报告总结了以下三个主要方面的结论:
(1)量子计量和传感。三大类技术中,量子计量和传感涵盖的技术和应用最为广泛,从时钟到重力仪、惯性运动单元和医学影像设备。这些也是最为成熟的技术。
(2)量子通信。量子密钥分发(QKD)的市场起步缓慢,因为量子密钥的安全性优势被其成本、复杂度和技术局限(需要在超过100公里的间距内再次传输密钥)所抵消。
(3)量子计算和仿真。现有的商用量子计算能力十分有限,即使小型处理器的引入有助推动算法的开发,但至少在未来10年内仍将维持现状。[99]
报告还与其他国家进行了对比,得出的结论是美国在量子计算领域处于全球领先地位。美国业内的企业分为两大阵营,一方是小型初创企业,另一方则是谷歌、IBM、英特尔、微软等大型科技公司内部的各项目团队。这些内部团队的规模相对较小,雇用的研究人员往往不到二十人,少于部分初创企业的雇员人数。[100]
美国的创业文化一直是美国企业开发QIS技术的重要因素。在量子计算领域,美国的初创企业表现尤为突出。美国政府的拨款对此类初创企业和从事QIS技术开发的其他企业的维系方面也发挥着重要作用。[101]
QIS技术的直接商业潜力并不大。QIS仍是物理学中最活跃的领域之一。美国和别国企业正在QIS技术的基础上开发新的技术,其中大多数服务于中小型市场。因此,尽管QIS技术对美国的经济产值确有助益,但未来10年内,QIS产业不太可能成为主要的经济部门。[102]
另一份有用的报告是加拿大国家研究委员会于2018年4月发布的,报告尝试更具体地预估量子信息技术对经济的影响。作为美国的邻国和最大贸易伙伴,加拿大在该报告中[103]审视了三个主要的技术领域(传感和成像、计算、通信)并得出以下结论。
报告所用的方法是在2017年秋季对加拿大的专家进行了广泛访谈,专家明确了以下影响[104],如表1所示。
表1 潜在影响
续表
关于时间表,受访者得出的结论是,量子技术将在未来5到25年内产生巨大影响,首先是传感和成像方面的创新,随后是通信方面的创新。最后,预计量子计算将需要最长的开发周期。[105]
就对整体经济的影响而言,报告基于当前的技术贸易情况进行了预测。[106]
过去,加拿大在技术贸易中占有全球4%的市场份额。但受访者均表示,加拿大目前的领导地位可能会为其带来更多量子技术的全球市场份额(接近8%)。
据预测,到2030年,加拿大的量子技术产业值将增长到82亿美元,雇用16 000名员工,为政府创造35亿美元的回报。到2040年,预计量子技术的普及率将达到50%,产值有望达到1 424亿美元,创造22.9万个就业岗位,为政府带来550亿美元的回报。2040年,加拿大经济产值将达4.2万亿美元,同年,量子技术在经济中的占比约达3.4%。
相比之下,2016年加拿大国民经济中能够创造相同产值的部门包括加拿大航空航天部门和通信服务,如无线和有线电信运营商以及有线和程序分发商。这意味着量子技术公司的未来规模将与贝尔、罗杰斯和Telus一样,为加拿大经济创造价值,贡献训练有素的专业人士,如量子程序员、工程师和技术人员。若加拿大在未来几年仍能保持量子计算的领导地位,它将成为输送国际专业人才的枢纽。[107]美国可考虑类似举措能否为美国带来同样的效果。[108]