當(dāng)前，全球量子計(jì)算人才的短缺已成為制約該領(lǐng)域快速發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。

為了解決量子計(jì)算人才短缺的問題，各國(guó)政府和企業(yè)采取了積極措施，加大了對(duì)量子教育和培訓(xùn)的投入。根據(jù)美國(guó)參議院官網(wǎng)消息，2024年5月23日，美國(guó)兩黨議員提出《2024年美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)人工智能教育法案》（To support National Science Foundation education and professional?development relating to artificial intelligence），以增強(qiáng)美國(guó)在人工智能和量子計(jì)算方面的專業(yè)知識(shí)。

美國(guó)兩黨推新法案：
旨在加強(qiáng)量子領(lǐng)域勞動(dòng)力培訓(xùn)

“這項(xiàng)法案將為各個(gè)層次的學(xué)生打開人工智能以及量子計(jì)算的大門，并提高我們勞動(dòng)力的技能，以推動(dòng)美國(guó)的技術(shù)創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)和應(yīng)對(duì)最嚴(yán)峻的全球挑戰(zhàn)的進(jìn)步?！泵绹?guó)參議員Maria Cantwell說道，該法案包含了加強(qiáng)美國(guó)在人工智能和量子計(jì)算領(lǐng)域的教育和勞動(dòng)力培訓(xùn)的舉措。

Maria Cantwell是來自華盛頓州的民主黨人，也是參議院商務(wù)、科學(xué)和交通委員會(huì)主席，她與共和黨委員會(huì)成員、堪薩斯州參議員Jerry Moran聯(lián)手提出了這項(xiàng)跨黨派措施。

Maria Cantwell??

Jerry Moran

具體來看，《2024 年美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)人工智能教育法案》的人工智能法案要求美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì) (NSF) 執(zhí)行多項(xiàng)計(jì)劃，以增強(qiáng)美國(guó)在人工智能和量子計(jì)算方面的專業(yè)知識(shí)。其擬議的計(jì)劃包括：

1.頒發(fā)人工智能本科和研究生獎(jiǎng)學(xué)金，重點(diǎn)關(guān)注人工智能在農(nóng)業(yè)、教育和先進(jìn)制造業(yè)中的應(yīng)用，以及量子計(jì)算獎(jiǎng)學(xué)金和融合傳統(tǒng)計(jì)算和量子計(jì)算的項(xiàng)目。

2.為人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究提供資助。

3.為從事 STEM 和教育工作的人員創(chuàng)建專業(yè)發(fā)展獎(jiǎng)學(xué)金。

4.在全國(guó)五所或更多社區(qū)學(xué)院建立人工智能“卓越中心”，與教育工作者合作開發(fā)向?qū)W生傳授人工智能知識(shí)的教學(xué)材料。

5.為學(xué)生在 K-12 課堂中使用 AI 開發(fā)指導(dǎo)和工具。

6.啟動(dòng)“NSF大挑戰(zhàn)”，制定到2028年培養(yǎng)至少100萬名人工智能從業(yè)者的計(jì)劃，其目標(biāo)包括支持科技領(lǐng)域代表性不足的女性和農(nóng)村居民等群體。

微軟美國(guó)政府事務(wù)副總裁Fred Humphries 表示，該公司支持該法案。他在一份聲明中稱，該法案是“重要的第一步，將有助于支持學(xué)生、專業(yè)人士和機(jī)構(gòu)（包括社區(qū)學(xué)院）為人工智能帶來的機(jī)遇做好準(zhǔn)備并加以利用?！?/p>

值得一提的是，Maria Cantwell 在宣布該法案的聲明中斷言：“整個(gè)太平洋西北地區(qū)正在成為美國(guó)的‘量子谷’。?”

微軟、亞馬遜和 IonQ 是該地區(qū)致力于量子計(jì)算的公司之一，而太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、華盛頓大學(xué)和華盛頓州立大學(xué)也積極參與該領(lǐng)域的研究。

華盛頓州立大學(xué)校長(zhǎng)Kirk Schulz在一份聲明中表示：“這項(xiàng)立法提供了巨大的機(jī)會(huì)，可以加強(qiáng)教育和培養(yǎng)華盛頓州的下一代學(xué)生，使他們成為人工智能和量子混合計(jì)算領(lǐng)域的全球領(lǐng)袖?！?/p>

在此之前，2022年，Maria Cantwell在推動(dòng)2800億美元的《芯片與科學(xué)法案》通過方面發(fā)揮了主導(dǎo)作用，該法案包括激勵(lì)措施以振興美國(guó)半導(dǎo)體制造業(yè)，并投資于人工智能、機(jī)器人、清潔能源、核能、量子計(jì)算和其他領(lǐng)域的研發(fā)。

未雨綢繆：
美國(guó)量子人才培養(yǎng)法案

法案是美國(guó)政府為了解決特定問題或?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)而制定的一系列政策措施。這些法案通常由政府部門、機(jī)構(gòu)或顧問團(tuán)隊(duì)在廣泛征求意見和研究后提出?？萍挤ò钢贫?、科技決策機(jī)構(gòu)設(shè)置、重要科技官員任命以及科技預(yù)算等均需要通過立法機(jī)構(gòu)（美國(guó)國(guó)會(huì)，United States Congress）的審議和批準(zhǔn)，最終由總統(tǒng)簽字后生效。由此可見，此次法案對(duì)于美國(guó)量子人才培養(yǎng)的期待與重視。

美國(guó)之前在戰(zhàn)略規(guī)劃層面出過兩份針對(duì)量子人才的文件，此次法案可以說是對(duì)NQIA法案的進(jìn)一步補(bǔ)充和加強(qiáng)。

量子信息科學(xué)與技術(shù)（QIST）人才短缺是一個(gè)國(guó)家安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了解決未來20年將面臨的量子工作量的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，美國(guó)政府采取了一系列措施來進(jìn)行量子領(lǐng)域人才的培養(yǎng)。

2022年2月，美國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)（NSTC）發(fā)布《量子信息科技人才培養(yǎng)國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃》，該文件擴(kuò)展了《量子信息科學(xué)國(guó)家戰(zhàn)略概述》中的勞動(dòng)力政策。2022年5月，美國(guó)能源部公布《先進(jìn)科學(xué)計(jì)算研究——新能源科學(xué)勞動(dòng)力培訓(xùn)計(jì)劃》，該計(jì)劃包含460萬美元的獎(jiǎng)勵(lì)，用于高級(jí)科學(xué)計(jì)算研究，目標(biāo)是增加代表性不足的群體對(duì)量子計(jì)算的參與計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)勞動(dòng)力，并增加代表性不足的機(jī)構(gòu)參與量子計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)勞動(dòng)力培訓(xùn)。2023年1月9日發(fā)布修訂版。

需要注意的是，具有競(jìng)爭(zhēng)力的量子勞動(dòng)力必須具備一般的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué) (STEM) 技能以及量子專業(yè)知識(shí)，以保持 QIST 優(yōu)勢(shì)并維護(hù)國(guó)家和經(jīng)濟(jì)安全。而預(yù)計(jì)到 2025 年，美國(guó)將面臨近 200 萬名 STEM 工人的短缺，這意味著美國(guó)缺乏可以勝任不需要量子專業(yè)知識(shí)的職位的候選人，也缺乏需要量子專業(yè)知識(shí)的職位的候選人。

2018 年，美國(guó)批準(zhǔn)了《國(guó)家量子計(jì)劃法案》（NQI）。該法案發(fā)起了一項(xiàng)全政府努力，旨在加強(qiáng)量子技術(shù)利益相關(guān)者之間的合作，并通過建立各種中心、聯(lián)盟和項(xiàng)目推動(dòng)研發(fā)。在成立后的頭五年里，NQI幫助聯(lián)邦政府將基礎(chǔ)量子研究的資金增加了一倍，增強(qiáng)和擴(kuò)大了量子生態(tài)系統(tǒng)，并在全國(guó)范圍內(nèi)建立了 13 個(gè)量子研究和教育中心，NQI 使美國(guó)成為量子技術(shù)“許多領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者”。

2020年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)和白宮科學(xué)技術(shù)政策辦公室組建了一個(gè)跨部門工作組，為未來量子信息科學(xué)學(xué)習(xí)者開發(fā)關(guān)鍵概念。在這個(gè)研討會(huì)上，研究人員和教育工作者確定了QIST培訓(xùn)的核心概念，如量子比特、量子測(cè)量、糾纏、量子計(jì)算、通信和傳感?；谶@些核心概念來確定和建立教育資源將幫助K-12和大學(xué)生掌握量子知識(shí)，并加入日益增長(zhǎng)的量子科學(xué)和工程勞動(dòng)力大軍。?

2024 年可能是美國(guó)量子技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位的關(guān)鍵一年。兩項(xiàng)立法——《國(guó)家量子計(jì)劃 (NQI) 法案重新授權(quán)》和《2024 財(cái)年國(guó)防授權(quán)法案(NDAA)》——對(duì)于提升美國(guó)在量子技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力和維護(hù)美國(guó)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)至關(guān)重要。

其中，《國(guó)防授權(quán)法案》還包括值得稱贊的舉措，旨在增加STEM人才的供應(yīng)，采取重要措施彌補(bǔ)當(dāng)前量子勞動(dòng)力的缺口。該法案授權(quán)為本科生和研究生提供量子技術(shù)獎(jiǎng)學(xué)金計(jì)劃，特別強(qiáng)調(diào)吸引“少數(shù)族裔、地域分散和經(jīng)濟(jì)條件較差”的學(xué)生。該法案還授權(quán)國(guó)防部與大學(xué)合作，使學(xué)生能夠參加多學(xué)科課程的學(xué)習(xí)。多學(xué)科人才對(duì)于量子技術(shù)的成功實(shí)施和部署至關(guān)重要，這需要獨(dú)特的硬件和軟件專業(yè)知識(shí)的結(jié)合。

《國(guó)防授權(quán)法案》還與從事量子技術(shù)應(yīng)用的私營(yíng)部門實(shí)體建立了人才交流計(jì)劃。此類計(jì)劃將有助于改善美國(guó)政府與私營(yíng)企業(yè)之間的合作，這在很大程度上推動(dòng)了量子技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)，并保留了美國(guó)大部分量子人才。然而，該法案規(guī)定人才交流計(jì)劃最多只能包括 10 名參與者。為了實(shí)現(xiàn)最大影響，國(guó)防部或許在未來大幅擴(kuò)大這些計(jì)劃的規(guī)模。

除此之外，美國(guó)與人才相關(guān)的政策涵蓋K-12及高等教育階段的QIS（量子信息科學(xué)）教育、對(duì)現(xiàn)有量子勞動(dòng)力的勞動(dòng)力培訓(xùn)以及吸引和留住外國(guó)人才的移民政策。

美國(guó)物理教師協(xié)會(huì)與IBM合作，組織專業(yè)發(fā)展研討會(huì)，讓K-12教師學(xué)習(xí)如何使用基于云的量子計(jì)算機(jī)，以便將其納入課程。K-12教育工作者也可以使用倫敦帝國(guó)理工學(xué)院Terry Rudolph編寫的Q Is for Quantum一書，這本書提供了QIST概念的圖表解釋，任何具有基本算術(shù)技能的人都可以使用這些概念。Quantum Atlas網(wǎng)站還為公眾和教育工作者提供了關(guān)于量子主題的圖像、動(dòng)畫、音頻和書面解釋。

簡(jiǎn)而言之，2024 年量子技術(shù)研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)確實(shí)很高，而對(duì)人才的需求與要求也就越高。雖然美國(guó)量子產(chǎn)業(yè)在 2023 年取得了令人興奮的里程碑并建立了顯著的發(fā)展勢(shì)頭，但美國(guó)的對(duì)手和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也是如此。美國(guó)政策制定者加緊促進(jìn)持續(xù)創(chuàng)新，人才建設(shè)，并支持發(fā)展一個(gè)有彈性和敏捷的量子生態(tài)系統(tǒng)。

保持技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
美國(guó)企業(yè)的量子人才策略

為了迎接當(dāng)今的量子時(shí)代，以及即將到來的以量子為中心的超級(jí)計(jì)算時(shí)代，美國(guó)企業(yè)也與政府、高校合作，培養(yǎng)一支能夠使用最新量子計(jì)算技術(shù)進(jìn)行科學(xué)發(fā)現(xiàn)的從業(yè)隊(duì)伍，并探索在特定領(lǐng)域創(chuàng)造新價(jià)值的行業(yè)應(yīng)用，尤其是對(duì)于IBM谷歌、微軟和 IBM等確保美國(guó)量子技術(shù)保持競(jìng)爭(zhēng)力的公司而言。

IBM一直處于培養(yǎng)量子人才的最前沿。IBM的主要目標(biāo)之一是到2030年對(duì)3000萬人進(jìn)行科技教育，包括量子、人工智能(AI)、云、網(wǎng)絡(luò)安全和企業(yè)計(jì)算。該公司的量子教育者計(jì)劃(Quantum for Educators)是其量子計(jì)劃之一，涵蓋從初中、高中到本科和研究生課程，旨在為量子計(jì)算教師提供通過云計(jì)算免費(fèi)訪問IBM量子系統(tǒng)的機(jī)會(huì)。

不僅如此，IBM還在2021年推出了其首個(gè)量子開發(fā)者認(rèn)證項(xiàng)目(quantum developer certification)。迄今為止，約有900名IBM認(rèn)證的開發(fā)者。IBM對(duì)教育和開源項(xiàng)目的關(guān)注，有助于提高人們對(duì)該領(lǐng)域的興趣，并培養(yǎng)量子勞動(dòng)力。

2023年12月，IBM宣布，計(jì)劃與慶應(yīng)義塾大學(xué)、東京大學(xué)、延世大學(xué)、首爾國(guó)立大學(xué)和芝加哥大學(xué)合作，共同支持日本、韓國(guó)和美國(guó)的量子教育活動(dòng)。IBM打算提供教育產(chǎn)品，并結(jié)合每所參與大學(xué)的貢獻(xiàn)，在未來10年內(nèi)推進(jìn)多達(dá)4萬名學(xué)生的培訓(xùn)，讓他們成為量子相關(guān)從業(yè)人員做好準(zhǔn)備，并促進(jìn)全球量子生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。

IBM打算與這些大學(xué)合作，開發(fā)一個(gè)強(qiáng)大的量子課程，以教授下一代計(jì)算科學(xué)家，他們將能夠使用量子計(jì)算機(jī)作為科學(xué)工具。所有相關(guān)方，無論是單獨(dú)還是集體，都有資源參與教育工作者培訓(xùn)、課程材料開發(fā)和學(xué)界推動(dòng)的教育活動(dòng)，包括指導(dǎo)、聯(lián)合暑期計(jì)劃、交流計(jì)劃和杰出講座計(jì)劃。

此次合作具有里程碑意義的合作，是量子教育向前邁出的重要一步，確保持續(xù)地處于技術(shù)領(lǐng)先地位，并體現(xiàn)了國(guó)際合作和技術(shù)進(jìn)步的精神，這在當(dāng)今互聯(lián)互通的世界中是必不可少的。通過培養(yǎng)強(qiáng)大的量子團(tuán)隊(duì)和支持突破性研究，提高了學(xué)術(shù)成果的產(chǎn)出，還為全球范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新做出了貢獻(xiàn)。

微軟也實(shí)施了一些舉措：提供軟件、安全、基礎(chǔ)設(shè)施管理和云產(chǎn)品，幫助填補(bǔ)對(duì)量子計(jì)算專業(yè)人員日益增長(zhǎng)的需求。此外，微軟還與Brilliant合作，提供了一個(gè)名為量子計(jì)算的互動(dòng)課程，用于學(xué)習(xí)量子計(jì)算和Q#編程。

2023年2月11日，微軟與量子初創(chuàng)公司Classiq合作，推出了一個(gè)量子軟件研究和教育的全球計(jì)劃，向大學(xué)和教育機(jī)構(gòu)提供Classiq的先進(jìn)量子計(jì)算平臺(tái)和微軟Azure Quantum的量子計(jì)算機(jī)云接入服務(wù)。

谷歌也在采取重大措施來解決量子計(jì)算人才缺口問題。其舉措之一包括創(chuàng)建了一個(gè)名為Cirq的開源框架，這是一個(gè)Python軟件庫，用于編寫、操作和優(yōu)化量子電路并在量子計(jì)算機(jī)和模擬器上運(yùn)行。

此外，谷歌正在與世界各地的大學(xué)師生合作，促進(jìn)參與、學(xué)習(xí)和研究。量子人工智能團(tuán)隊(duì)每年參加幾個(gè)項(xiàng)目，投資于創(chuàng)新的量子計(jì)算研究，同時(shí)使其團(tuán)隊(duì)多樣化，包括設(shè)立實(shí)習(xí)、博士獎(jiǎng)學(xué)金、研究學(xué)者項(xiàng)目、研究獎(jiǎng)和量子研討會(huì)等。

2023年，美國(guó)能源部費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室（SQMS）主辦首屆美國(guó)量子信息科學(xué)暑期學(xué)校。作為聯(lián)邦資助的最大的教育項(xiàng)目之一，旨在幫助培養(yǎng)量子人才。該學(xué)校由費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室SQMS 中心領(lǐng)導(dǎo)，與能源部橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主辦的量子科學(xué)中心合作，匯集了能源部量子研究中心的專家。來自 70 個(gè)機(jī)構(gòu)的近 150 名學(xué)生將在費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室度過 10 天的時(shí)間，積累量子信息科學(xué)領(lǐng)域的理論知識(shí)和實(shí)踐實(shí)驗(yàn)技能。

中國(guó)量子人才培養(yǎng)迫在眉睫

“我老是想不通，為什么很多年輕的理工科好苗子上了名校后，就不再搞物理研究了？”2024年4月，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦發(fā)出了這樣的感慨。

當(dāng)前，我國(guó)量子信息科學(xué)人才緊缺，量子計(jì)算人才更是鳳毛麟角。有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)稱，目前全球的量子計(jì)算人才數(shù)量以“千”為單位，我國(guó)國(guó)內(nèi)專業(yè)量子計(jì)算人才僅千人左右——這一數(shù)據(jù)得到了郭光燦的確認(rèn)。有數(shù)據(jù)顯示，未來10年我國(guó)至少有100萬個(gè)量子工程師缺口。但眾多物理學(xué)尖子生卻轉(zhuǎn)學(xué)了金融或商科。

值得注意的是，培養(yǎng)本土量子科技人才也有客觀要求。在資金、設(shè)備、人員交往等各方面，中國(guó)量子科技只有自力更生，創(chuàng)建有利于本土量子科技人才成長(zhǎng)的環(huán)境迫在眉睫。對(duì)此，我國(guó)政府與高校進(jìn)行了一系列部署，盡管與美國(guó)相比仍有很多大不足。

2020年，教育部首次增設(shè)量子信息科學(xué)專業(yè)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和國(guó)防科技大學(xué)成為國(guó)內(nèi)率先開設(shè)該專業(yè)的高校。2021年、2022年相繼有6所高校開設(shè)量子信息科學(xué)本科專業(yè)。2024年3月，教育部批準(zhǔn)合肥工業(yè)大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、太原理工大學(xué)、福州大學(xué)、河南大學(xué)增設(shè)量子信息科學(xué)專業(yè)。國(guó)內(nèi)開設(shè)量子信息科學(xué)專業(yè)的院校達(dá)到13所。

2024年5月20日，北京市人力資源和社會(huì)保障局發(fā)布公告，為加快集聚和培養(yǎng)量子信息專業(yè)技術(shù)人才，推進(jìn)量子信息產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，助力北京“四個(gè)中心”建設(shè)，經(jīng)研究，決定在工程技術(shù)系列增設(shè)量子信息職稱評(píng)審專業(yè)。本通告自2024年6月1日起執(zhí)行。據(jù)介紹，該舉措對(duì)發(fā)揮人才評(píng)價(jià)“指揮棒”作用，為北京吸引凝聚更多量子信息工程技術(shù)人才，推動(dòng)全國(guó)科技創(chuàng)新中心建設(shè)具有重要的戰(zhàn)略意義。

過去由于我國(guó)科學(xué)發(fā)展水平有限，不得不依賴引進(jìn)人才或?qū)⑷瞬潘屯鶉?guó)外深造培育的方式來匯聚科研力量。而今，隨著國(guó)家科研水平的提升和科研投入的逐年增加，“我們已經(jīng)有條件在本土培養(yǎng)出世界級(jí)的青年科學(xué)家”。因此，在引才之外，必須加強(qiáng)“造血能力”，通過建立和完善人才培養(yǎng)體系，在本土培養(yǎng)更多具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的科研人才。

“我們有能力在本土培養(yǎng)出與國(guó)際水平相當(dāng)?shù)目蒲腥瞬?#xff0c;這一點(diǎn)已經(jīng)得到了證明?！惫鉅N說。我們未來要堅(jiān)持兩點(diǎn)：一是抓住學(xué)科前沿，讓學(xué)生在前沿領(lǐng)域開展研究；二是創(chuàng)造良好的學(xué)術(shù)風(fēng)氣。相信中國(guó)還可以培養(yǎng)出更多具有國(guó)際影響力的科研人才。

參考鏈接

[1]https://www.commerce.senate.gov/2024/5/cantwell-moran-introduce-bill-to-boost-ai-education
[2]http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/202312/fae98e95bb1b4164bc4db0aeb1c88f13.shtml

[3]https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/5/522019.shtm

[4]https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/4/521615.shtm

[5]https://foreignpolicy.com/2023/07/31/us-quantum-technology-china-competition-security/
[6]https://www.commerce.senate.gov/services/files/125047B3-A065-4D28-B658-F5A8246D0778
[7]https://mp.weixin.qq.com/s/-edoTgMzNuGSnrx3uKJ6gw

[8]https://sqmscenter.fnal.gov/opportunities/us-quantum-information-science-summer-school/