2026-06-23 05:15:54 网络安全文章来源：ZONE.CI 全球网 0 阅读模式

文章总结： 新美国安全中心报告指出美国量子供应链面临三大脆弱性：对外依赖、本土产能不足及性能可扩展性断层。报告聚焦光子学、低温系统、特种材料三大使能技术，提出通过专项研发、战略储备、产业协同等政策建议强化供应链韧性，以支撑未来3-5年量子技术产业化应用。 综合评分： 75 文章分类： 供应链安全,技术标准,政策法规,解决方案,云安全

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海外报告｜量子产业化关键时刻：强化美国量子供应链以形成可扩展化优势（译文）

原创

Cismag Cismag

信息安全与通信保密杂志社

2026年6月22日 18:06 四川

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编者荐语

新美国安全中心（CNAS）这份报告直指一个被忽视的痛点：美国的量子供应链，还远未准备好承载“可扩展”的野心。从光子学到低温系统，从特种材料到微制造，报告逐一拆解美国供应链三大脆弱环节：对外依赖、本土产能不足、以及性能与规模化之间的断层，同时冷静追问：当量子真正走向应用时，谁的供应链能撑住？

文章摘要

2026年3月，新美国安全中心（CNAS）发布报告《量子产业化关键时刻》。报告指出，量子技术正迎来关键转折期，预计未来3至5年将从实验室走向实际应用。美国能否在这一技术竞争中抢占先机，不仅取决于其科研能力能否持续保持领先，更有赖于能否建立稳定、高效的量子供应链和坚实产业基础。当前，美国量子供应链面临多重生态系统层面的挑战，包括市场尚处萌芽、供应链结构分散、使能技术投资不足及国际竞争日趋激烈。为此，报告构建了一个分析框架，从量子技术堆栈、硬件模态和脆弱性类别3个维度系统梳理供应链结构，重点识别光子学与光学、低温系统、特种材料与微制造3大关键使能技术领域存在的供应链漏洞。报告还提出一系列政策建议，涵盖研发投资、战略采购、基础设施建设和国际合作，力求将美国的量子创新优势转化为持久的产业与战略优势。

0 引言

美国特朗普政府在发布的新版《国家安全战略》报告中明确提出，将借助量子技术推动世界发展，凸显了该技术在国家安全、科技进步与经济竞争力方面的变革潜力。经过数十年基础研究，量子技术正逐步走向实际应用。例如，量子传感器已在美国开展现场试验和小规模军事部署，可在全球定位系统（global positioning system, GPS）失效时提供高精度导航授时；量子计算硬件和算法进展迅速，预计未来数年内将在材料科学、制药等领域实现早期应用。据预测，2027年全球量子计算与传感市场规模将达30亿美元，2035年有望突破350亿美元。

尽管美国量子技术的发展依托于其顶尖科研体系，但其供应链尚未形成与技术创新相匹配的产业化能力。目前，美国量子供应链存在对外依赖严重、本土制造基础薄弱、专业化能力不足等问题，正制约其技术转化和产业发展进程。与此同时，全球量子竞争日趋激烈，竞争对手正加速构建完整的国内量子产业链，在材料、系统集成等多个环节取得实质性进展。

此外，国际政治局势变化进一步加剧供应链压力。美国盟友积极推进技术主权战略，试图减少对美国的战略依赖；而美国自身的贸易政策也在一定程度上削弱了其对欧洲供应商的依赖程度。多重因素交织，使得美国在维持量子技术领先地位方面面临更多不确定性。

新美国安全中心（Center for a New American Security, CNAS）于2026年3月发布的报告《量子产业化关键时刻：强化美国量子供应链以形成可扩展化优势》系统评估了美国量子技术供应链的现状与脆弱性。报告表示，量子技术正处于从实验室研究向产业化应用过渡的转折期，未来3至5年内有望在传感、计算等领域实现初步部署。报告表明，为抢占量子技术规模化落地带来的机遇，美国亟须建立一个稳定、强大、可扩展的供应链体系。这不仅需要持续的基础研究支持，更需要通过政策引导、产业协同和基础设施建设，强化本土制造能力，减少对外依赖，从而在未来量子经济竞争中占据主动。然而，目前美国在建设量子供应链方面进展缓慢，亟须采取针对性措施，确保其在关键技术领域保持竞争力。

1美国量子产业面临的生态系统层面的挑战

美国量子技术的快速发展依赖于其全球领先的科研体系和创新环境。然而，将技术优势转化为工业竞争力仍面临重大挑战，3大关键因素制约其提升供应链韧性与发展速度。

1.1 行业新兴、碎片化且商业韧性不足

量子产业尚处于萌芽阶段，技术路线多样、迭代快，且主要针对实验室研究需求优化，未对规模化生产进行适配。多数技术成熟度低，系统搭建依赖小批量、研究级元件，难以吸引私人资本投入供应链，形成“需求有限—投资不足—成本高—需求更弱”的恶性循环，导致部件成本高、供货周期长、可靠性难以保障。

量子硬件的实现路线多样（如中性原子、光量子、超导等），每条路线对材料和设备的要求各异，需求分散导致标准化困难，单一供应商难以覆盖所有需求。同时，使能技术领域的市场整合进一步加剧了供应链脆弱性，部分量子元器件供应商被收购后转向消费电子等大规模市场，如Vixar公司被收购后关闭了量子激光产品线，迫使美国开发商转向海外或重新设计产品。

为应对供应链的不确定性，许多企业选择自行设计制造子系统。这种垂直整合虽可在短期内规避外部风险，但分散了创新资源，加剧了行业碎片化，导致重复研发，难以培育成熟的第三方供应商体系。

1.2 对使能技术的支持不足

自2018年《国家量子倡议法案》（National Quantum Initiative Act）实施以来，美国联邦政府在量子领域的资金投入大幅增加，但绝大部分流向了基础研究和量子计算机与传感器整机开发，仅有不到12%用于发展量子级联激光器、低温系统及先进制造等使能技术和相关制造基础设施。

这种间接、依赖下游系统开发商需求传导的模式，已被证明难以建立量子技术所需的高专业化、资本密集型的工业基础。美国国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA）开展的“量子基准测试计划”虽旨在降低技术不确定性，但多条量子计算路线的实用化仍面临供应链瓶颈。要突破这一制约，需要与系统集成商协同推进，并对使能技术进行专项投资。

此外，基础设施缺口进一步加剧了这些挑战。当前，美国量子使能技术的开发、测试和验证环节的研发设施和试验平台数量较为有限，能够大规模生产量子元器件的制造设施也严重不足。

1.3 国际竞争加剧与合作碎片化

该报告指出，中国在量子领域的快速发展正在影响美国及其盟友的量子供应链格局。中国通过持续、集中的产业化战略与市场支持政策，成功推动了技术快速迭代与规模化，同时在成本上形成优势。此外，中国将量子信息技术列为重点“未来产业”之一，未来的国家发展规划预计将进一步深化这一发展路径。

与此同时，美国与其盟友之间的摩擦正在削弱其在跨大西洋量子合作中的主导地位。一方面，欧盟推动技术主权战略，旨在减少对美国供应商的依赖，并增加对欧盟内部系统集成商和供应商的公共投资。另一方面，美国自身的关税政策也提高了企业成本，进一步加剧了供应链摩擦。

在此背景下，美国亟须重新审视其量子供应链生态，通过针对性政策支持、产业协同与资源整合，提升关键供应链环节的自给能力，以应对未来竞争。

2 量子供应链的结构剖析

为系统识别美国量子供应链中的薄弱环节，报告构建了一个三维分析框架，分别从量子技术堆栈的纵向层次、不同硬件实现路线的横向对比，以及供应链脆弱性的分类标准3个维度对供应链进行解构。本节依次阐述各维度的构成要素及相互关系。

2.1 量子技术堆栈的各层级

量子技术涵盖量子计算、量子传感与量子通信网络。尽管硬件实现方式各异，但所有量子系统均依赖于对脆弱的量子比特进行制备、操控与测量。这需要构建紧密集成的经典支撑技术堆栈，包括低温与真空环境、精密激光与光学系统、专用控制电子学与接口等。量子技术堆栈的各个层级如表1所示，量子技术的发展与规模化应用依赖于每个层面的相应要素，任何一个环节都可能成为系统性能或部署的制约因素。

表1 量子技术堆栈的各层级

2.2 硬件实现路径与使能技术的依赖关系

不同的量子硬件实现路径对使能技术的依赖程度各异，如表2所示。例如，中性原子和离子阱高度依赖高精度激光系统进行操控；光量子技术需要高质量光子材料与异质集成工艺；超导技术则依赖超低温制冷与精准薄膜沉积。尽管各路线技术侧重不同，但部分基础技术资源，如激光、低温和材料加工能力，具有共性。

表2 量子硬件实现路径及其使能技术依赖性

需要注意的是，表2中依赖程度按“核心＞支持＞有限”排序。“核心”表示该硬件路径对此技术有根本性依赖，缺乏则系统无法运行；“支持”表示该技术对硬件性能提升有重要作用但非必要条件；“有限”表示仅需少量或低规格的该技术支持。

2.3 供应链脆弱性的分类

美国量子供应链面临的脆弱性可分为外国供应商依赖、国内产能不足、性能与可扩展性差距3类，每类都需要不同的政策应对。

（1）外国供应商依赖。关键输入或技术由地缘政治对手或不稳定的外国供应商控制。例如，对中国生产的铌酸锂薄膜晶圆的依赖。

（2）国内产能不足。美国本土虽有供应商，但数量稀少，或产能无法满足需求，如全球稀释制冷机市场由少数几家非美国公司主导，美国本土产能有限。

（3）性能与可扩展性差距。现有技术无法满足下一代量子系统在性能、可靠性或规模化生产方面的要求。例如，当前的低温系统在能效和布线密度方面存在瓶颈，难以支持百万量子比特级别的容错量子计算机。

3美国关键量子使能技术的供应链漏洞与建议

报告运用上述框架，详细分析了美国在光子学、低温技术和特种材料三大领域的供应链漏洞，并提出了针对性建议。

3.1 光子学与光学领域

光子学与光学系统是大多数量子技术和硬件的基础，也与通信、定向能等非量子领域交叉。然而，美国的光子供应链依然薄弱，呈现全球分散的分布格局，且与量子产业的新兴需求存在错位。许多关键器件或材料，如精密激光系统和稀土材料，主要依赖国外供应商。

精密激光系统是中性原子、离子阱和光量子系统的基石，对性能要求极高。美国相关供应链基础薄弱，主要由德国TOPTICA、日本Hamamatsu等少数外国供应商主导。中国的频准激光公司也凭借国家支持迅速扩大了产能。然而，现有产品多针对实验室环境设计，体积庞大，难以满足大规模、高可靠性部署需求。美国本土虽有部分生产能力，但尚无一家供应商能提供满足规模化部署全部要求的完整套件。一些美国初创公司正尝试转向芯片级或集成光子学平台，但异质光子集成在美国仍属新兴领域，技术挑战较大。

建议措施：启动下一代精密激光器的专项研发计划，由DARPA、美国国家标准与技术研究院牵头，汇集量子及相关国防应用需求，推动高功率、窄线宽激光系统的研发，重点包括相干合束、超低噪声稳频和可扩展频率转换等；建立进行激光鉴定与可靠性实验的国家试验平台，利用国家实验室或国家标准与技术研究院的设施，为激光器的长期稳定性、环境鲁棒性等提供共享测试服务，降低企业进入门槛，提供可信的第三方性能验证。

3.2 低温系统

低温系统是量子计算中不可或缺的一部分，尤其对于超导和半导体自旋计算机而言，其运行依赖于能够维持毫开尔文乃至更低温度的制冷设备。然而，美国在低温系统制造能力和供应保障方面存在明显短板。

氦-3是打造稀释制冷机的关键材料，但全球供应量有限。虽然美国是氦-3的主要供应方，但随着量子计算机向规模化发展，氦-3需求将持续增加，美国正面临短期供应瓶颈。此外，现有低温系统尚未针对工业级应用进行优化，制冷效率、能耗和维护复杂度制约了系统可扩展性。为适应量子计算机应用范围的扩大，亟须发展更高效、更低能耗的低温架构。

建议措施：从传统中子探测器中回收氦-3以缓冲近期需求，退役并更换21世纪初部署的用于安检的氦-3中子探测器，可释放出大量可回收的氦-3，预计可满足美国近十年的量子计算需求；在能源部同位素计划内为量子应用设立专用氦-3储备，以减少采购不确定性；投资可扩展量子系统的下一代低温架构，支持研发新型模块化、分布式稀释制冷机，以及高密度、低热导率的互连布线和热管理技术，突破当前的可扩展性限制。

3.3 特种材料与微制造

量子硬件制造依赖于极高纯度且需要精密加工的材料，如超导金属薄膜、同位素富集硅、铌酸锂薄膜等。然而，美国相关材料和制造工艺大多处于实验室阶段，尚未形成稳定的商业供应能力。

美国国内生产和加工这些材料的能力有限，愿意投资相关产业的企业也极为稀缺。相比之下，欧洲的研究机构和代工厂已在量子材料制造方面进展显著。例如，2025年，欧洲微电子研究中心（Interuniversity Microelectronics Centre, IMEC）展示了其300mm晶圆级制造能力，为美国企业发展提供了新的参考。

同时，异质集成能力的不足也成为一个短板。量子集成电路需要整合多种材料，而美国在这一领域仍缺乏成熟的基础设施和工艺体系。

建议措施：支持美国本土薄膜晶圆材料的生产，利用《国防生产法》（Defense Production Act）和《芯片与科学法案》（CHIPS and Science Act）筹措资金，降低风险，加速国内薄膜铌酸锂及其他新兴光子材料的商业生产，减少对国外供应商的依赖；在现有商业代工厂内设立商业级量子工艺研发模块，由芯片研发办公室牵头，与GlobalFoundries、英特尔等成熟半导体制造商和设备供应商共同投资，在300mm晶圆环境下建立专用的超导和半导体自旋量子制造能力；建立商业级光子集成电路研发线，与现有硅光子代工厂合作，利用芯片法案筹措资金，在美国建立商业光子集成电路制造线；发展同位素富集材料的安全供应，由能源部同位素项目负责稳定供应科研和早期制造所需的硅-28等富集材料。

4 结语

量子技术正从实验室迈向产业化，其供应链的韧性与完备程度，将成为决定美国能否保持全球领先地位的关键因素。尽管美国在量子科研领域占据优势，但产业发展仍滞后，供应链脆弱，难以支撑大规模、长期部署需求。

该报告指出，当前，美国亟须围绕量子供应链构建系统化支撑体系，包括加强基础设施投入、推动关键使能技术发展、优化供应结构，并通过政策引导强化本土制造能力。只有通过科学的资源整合、优化的政策设计和跨行业协同，美国才能在未来的量子技术竞争中占据主动。

这一过程既需坚持技术创新，也需注重实际落地能力。确保关键技术的稳定供应，是当前最紧迫的任务。通过强化供应链，美国不仅可巩固其量子技术竞争优势，也有望在未来产业格局中获取更广泛的经济与安全收益。

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作者简介

新美国安全中心（Center for a New AmericanSecurity）：位于美国华盛顿特区的两党安全政策智库，成立于 2007 年，其使命是制定强大、务实且有原则的国家安全和国防政策。

康斯坦萨·M·维达尔·布斯塔曼特（ConstanzaM. Vidal Bustamante）：新美国安全中心技术与国家安全项目研究员，领导该中心的量子政策研究，重点研究量子技术的供应链、制造能力和部署基础设施。曾任美国国家科学院、工程院和医学院以及贝尔弗科学与国际事务中心科技政策研究员。

约翰·伯克（John Burke）：新美国安全中心技术与国家安全项目兼职高级研究员，现任 Beacon Photonics 公司首席产品官。曾任美国国防部量子科学首席主任，负责制定和执行该部门的量子研发战略，并协调政府、盟友、学术界和产业界的相关努力。曾任国防高级研究计划局项目经理，领导利用光子学、新型材料和微机电系统开发量子计算和量子传感硬件的项目。