2021年12月，哈佛大学肯尼迪学院贝尔弗科学与国际事务中心发布报告《大型的科技竞争：中国与美国的较量》，报告了人工智能（AI）、5G、量子信息科学（QIS）、半导体、生物科技、绿色能源等六个方面中美的发展对比。报告中量子信息科学部分主要内容如下。
一、整体情况
报告评估，在量子计算、量子通信和量子传感这三个传统上由美国作为领头羊的QIS重要的子领域内，中国正在迎头赶上，并在特定领域已经实现了超越。与之前中国是一个贫穷国家时所发生的技术革命不同，中国近些年来的迅速崛起提供了资金与人才，使得中国有可能引领QIS的发展，引用中国著名量子物理学家潘建伟的话：“我们是现代信息科学诞生时的追随者和学习者。现在我们有机会（在量子信息领域）成为领导者。”
报告认为，经过30年的发展，QIS已接近使实用化：事实上，破解现有加密以窃取国家机密的能力、建立完全安全的通信线路，以及能够将操作平台从对天基定位系统的依赖中解放出来的精确传感器等国家安全威胁可能并不像以前想象的那么遥远。
图1. 2010年-2018年各国量子相关专利申请情况
图1为报告给出QIS领域主要参与国家在2010年—2018年间申请专利数目对比。2014年，中国和美国在量子技术方面的专利数在全球范围内属于第一梯度，但到2018年，即中国实施2030重大项目的两年后，中国所申请的量子技术相关专利已超过美国两倍有余，占到全球所有量子专利的52%。报告称，中国在QIS领域的年度投资在2015年时仅次于美国，而现在则是美国的四倍。2017年，美中经济与安全审查委员会（the U.S.-China Economic and Security Review Commission）报告称“中国已经缩小了与美国在量子信息科学领域的技术差距——这是美国长期以来一直主导的领域。”（“China has closed the technological gap with the United States in quantum information science—a sector the United States has long dominated.”）自2017年之后，中国在“十四五规划”中将QIS列为仅次于人工智能的最高技术优先事项。
图2. 2010年-2020年QIS领域论文发表情况
图2为报告给出QIS领域2010年—2020年的十年间，各主要参与国家在该领域发表论文统计。可以看出，在发表论文总数方面（TP），中美处于同一梯队，而在论文引用率方面（CPP），美国仍然领先。
二、量子计算方面
谷歌、IBM、因特尔、微软等的大量投资与研发，使美国在量子计算领域成为领导者，如率先实现“量子计算优越性”以及推出量子云计算服务，且美国公司占据了量子计算机软件的相关专利数量前三名，并在硬件专利方面占据主导地位。此外，若用量子体积（IBM 发明的一种指标，不仅可以评估量子比特的数量，还可以评估它们的连接性和质量）来衡量，美国公司霍尼韦尔声称量子体积达到了 1024为目前最高。
报告称，中国渴望赶上美国，自2017年将量子计算提升到“战略技术”地位并增加了投资。此后哈尔滨工程大学在量子计算机软件的相关专利数量方面进入前五名，中国科学技术大学制造出了光量子计算机，在某些物理计算方面“比谷歌快100亿倍”，并且很快潘建伟团队又制造出“祖冲之号”，取代“悬铃木”成为世界上最强大的超导量子计算机。在具有更快运行潜力且对新兴量子网络至关重要的光子量子比特方面，中国以 113 个探测光子处于领先地位。
该报告指出，通用量子计算可能还需要数十年才会研制成功，但在此之前，功能较弱的量子计算机可以明显缩短经典计算机解决某些问题的时间，并举例2020年谷歌曾使用53比特“悬铃木”的12个比特模拟了化学反应（备注：2022年3月，谷歌在《自然》杂志发表论文，使用“悬铃木”的16个比特计算了分子基态能量）。
三、量子通信方面
报告提到，美中经济与安全审查委员会四年前报告称“中国现在已经超越美国成为世界量子通信的领导者。”（“China has now surpassed the United States to become the world leader in quantum communication.”）美国在2003年开发出了第一个量子密钥分发网络，但此后在量子通信的竞争中失去了优势。尤其是爱德华•斯诺登2013年的泄密事件揭示了美国在中国的秘密信息收集能力，这促使北京加快了量子通信（安全的“黄金标准”）的进展。到2018年，中国在量子通信和密码学领域的专利超过美国四倍（517比117），自2014年以来，在出版物方面已经超过了美国和欧洲。
报告称中国在量子通信方面的里程碑令人影响深刻。2016年成功发射世界上第一颗量子卫星“墨子号”，并在不久之后通过卫星在相距超过745英里的地面站之间建立了破纪录的量子通信链路，并在2021年1月份宣布建成世界上第一个综合量子通信网络，总距离超过2800英里（比纽约到洛杉矶还远）。有专家预计，中国政府和军方的通信将在短短两到三年内切换到量子通信系统，这意味着美国将无法继续监听（One expert expects Chinese government and military communications will go black in as little as two to three years, meaning the U.S. would no longer be able to listen in.）。
四、量子传感
量子传感在军事中有着最直接的应用，包括消除隐身技术和雷达干扰能力。根据国防分析研究所（Institute for Defense Analyses）2019年的一份报告，在所有关于量子传感的出版物中，中国论文的篇均引用排名第三（美国排名第一，欧洲排名第二）。然而，如果仅计算过去五年的出版物，中国在量子传感方面的论文篇均引用和总出版物数量均排名第一。
五、总结
在2017年的国会听证会上，一位研究中美量子信息科学竞争的著名专家简明扼要地总结了美国的相对衰落：“美国曾经是领头羊……但缺乏资金，存在结构和体制问题，以及缺乏政府协调，降低了维持这一关键研究领域能力所需的支持水平和一致性。”最近的倡议和增加的资金试图纠正其中一些缺点，但需要更多的措施来提升竞争力。与其他先进技术一样，由于美国在量子技术上没有垄断地位，必须与日本等在量子通信和加密方面拥有更先进技术的战略盟友或合作伙伴合作。正如国家安全委员会的技术与国家安全协调员杰森·马蒂尼所警告的那样：“我们（在量子技术方面）的优势是脆弱的。”
报告链接：https://www.belfercenter.org/publication/great-tech-rivalry-china-vs-us