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— 《进步者日报》编辑部  /  La rédaction

在回复联合国教科文组织调查的机构中,近三分之一表示无法使用任何量子研究设施。教科文组织的数据显示,按国家平均计算,非洲举办的量子科学活动数量只有欧洲或北美的七分之一。这一差距记录的是能力与活动上的严重不平等,但仅凭这一数字,尚不足以证明整个非洲大陆正被系统性地排除在技术规则制定之外。教科文组织指出,非洲对量子网络和活动的参与确实存在,但仍然有限。部分量子标准已经出台,另一些仍在制定中。

要点

  • 在回复教科文组织调查的机构中,近三分之一无法使用任何量子研究设施。
  • 按成员国平均计算,欧洲和北美举办的量子科学活动是非洲的七倍以上。
  • 量子标准在国际标准化组织中制定,各国的参与程度取决于自身的能力和网络资源。
  • 非洲已有一些倡议,但资金和规模有限,难以在用途和标准的定义中发挥分量。
  • 组建共享能力的时间窗口仍然开着,但须在技术架构定型前采取行动。

量子技术,规则正在此刻写定

量子计算不是又一个停留在实验室里的许诺。美国、中国和欧洲政府都在其上投入数十亿资金。IBM、谷歌和数十家初创企业已经在生产环境中运行量子处理器。正在成形的应用直接触及新兴经济体的关键部门:破解或加强加密协议、模拟分子以设计药物、优化复杂到经典计算机无法处理的物流网络——这些都事关农业、卫生、金融和基础设施。

参与定义这项技术的窗口很短。数字技术的历史表明,主导标准和架构很早就固定下来,往往在商业部署的头十年。在这一阶段缺席的国家,继承的是为其他用途、其他背景、其他问题设计的技术。教科文组织关于”量子时刻”的报告把这一风险称为”量子鸿沟”:在规则制定时没有发言权,无论是否拥有量子计算机。

非洲正在错过这个窗口。而产生这种缺席的机制值得仔细审视,因为它比单纯缺钱更复杂。

活动数量少七倍:这个数字衡量的是什么

教科文组织按地区和国家统计了与量子相关的科学活动,包括会议、工作坊、黑客松和产业峰会。结果显示,按国家平均计算,欧洲和北美举办的活动是非洲的七倍。

这一比例衡量的是对网络的接入,而科学正是在这些网络中构建起来的。一场量子会议让一名博士生有机会结识可能邀请他合作的美国实验室主任,让一个非洲团队得以展示成果并吸引联合资助。技术规范在那里浮现,联盟在那里形成,研究议程在那里协调。在这类活动中的参与不足,直接削弱了非洲进入科学构建网络、影响标准制定的机会。

这一机制会自我强化。无法参加主要会议的非洲研究人员在顶级期刊上发表得更少,可见度随之降低,获得国际资助的机会随之减少,所在机构则长期处于设备不足的状态。教科文组织指出,这一循环影响全球三分之一的研究人员,在低收入国家这一比例更高。

这种动态并非量子领域独有。出版物和专利集中在少数主导经济体,最终使全球研究议程转向这些经济体的优先事项——这一模式在其他科学领域早有记录。人工智能已经展示了这一点,生产率收益流向资本和掌握基础设施的经济体,量子技术正在上游、在基础研究阶段就重复这一过程。

无法获得的设备:既是成本问题,也是设计问题

无法使用量子设施,源于多个同时起作用的因素。最明显的是资金。一台可运行的超导量子处理器,建造和在极端低温条件下维护需要数千万美元,远超几乎所有非洲大学的能力范围。

但问题不只在于钱。IBM、谷歌等企业通过云提供量子计算机的在线访问,合格的学术研究人员可以免费申请IBM Quantum的使用额度,远程访问量子处理器,但加入IBM Quantum Network需要最低采购额。云端访问本身还需要三个条件:稳定的数字基础设施、一支受过训练的本地研究人员队伍,以及能在国际层面组织有竞争力研究项目的制度框架。这三个条件并未在各地系统性地具备。

人才培养是最脆弱的一环。培养一名量子物理学家需要十到十五年,将高等量子力学纳入硕士课程的非洲大学寥寥无几。达到这一水平的非洲学生几乎无一例外地前往欧洲、美国或中国攻读博士,而且并不总是回来。人才外流使本地机构恰恰失去了吸引资金、提升实力所需的能力。

研究设备不足与新兴技术中代表性不足之间的关联,在量子之外也有记录。法国公共科研对产业的回报只有德国的十分之一,而法国尽管有相对弱势,其研究基础设施仍远非大多数非洲国家可比。

非洲大陆上已有的基础

非洲并未缺席量子领域。有几项倡议值得点名,它们说明能力是存在的,缺席并非不可改变。

南非设有国家理论与计算科学研究所,已开始发展量子计算方面的活动。肯尼亚和尼日利亚出现了非正式的研究小组,往往依附于资金不足的公立大学,由从海外归来的研究人员支撑。在埃及,开罗大学和若干技术研究所开设了专门课程。科特迪瓦和塞内加尔开始把这一主题纳入本国数字战略。

这些努力有一个共同点:推动它们的是个人而非机构。它们依然脆弱,因为资金几乎完全依赖零散的国际合作项目,而非可持续的国家预算科目。关键研究者一旦离开,或试点项目一旦结束,势头就停了。

非洲联盟多年来通过《非洲科学、技术和创新战略》将科技列为优先事项,但拨给基础研究的预算仍远低于所宣称的雄心。根据联合国教科文组织统计研究所2026年发布的数据,非洲平均将不到0.5%的国内生产总值用于研发,欧洲和美国则超过2%。

主导国家从这种格局中获益

量子鸿沟源于结构性动态,而非刻意的意图。现有数据确认量子活动在地理上的严重不平等,尤其体现在科学活动的集中上,但无法证明这种排斥是由资金和项目招标集中的具体机制直接造成的。

这种不平等格局对主导国家确实有利。制定量子标准的国家——尤其是在后量子密码学领域,这将决定全球通信安全——拥有相当大的结构性优势。它们制定的规范自然有利于自己的设备、协议和企业。这是技术标准化史上的惯常机制,从移动通信到半导体皆如此。

后量子密码学是一个具体的案例。2024年,美国国家标准与技术研究院完成了首批抗量子计算机加密标准;这些算法已可供采用,系统管理者被鼓励逐步整合。这些标准在一个开放但需要极高技术能力才能积极参与的过程中制定。非洲对这一标准化过程的参与很有限。于是,非洲国家将采纳在缺乏自身积极参与的情况下制定的规范,而这些规范的背景未必反映它们的特定需求。

可能改变轨迹的几条路径

国际社会和非洲各国政府手中有几个杠杆,无需等待大规模的资源再分配。

第一是共享使用现有基础设施。区域中心模式——一个设备完善的量子实验室服务多个国家——已在粒子物理领域通过欧洲核子研究中心运作,在生命科学领域通过区域同步辐射装置运作。正在设计中的非洲大陆同步辐射装置”非洲光源”把这一逻辑应用于X射线领域。在多个非洲国家之间共享、使用权有保障的区域性量子设备,可以在不重复投资的情况下形成研究人员的临界规模。

第二是远程培养结合短期驻留。非洲大学与欧洲或美国量子实验室之间的协议,让博士生在设备完善的环境中工作六个月,然后带着积累的技能和人脉回到本国机构——这类安排在其他学科已显示有效。教科文组织和非洲联盟可以在全大陆范围组织此类计划。

第三是积极参与标准化机构。这需要的设备很少,但需要的技能很多,而技能恰恰是培养计划可以开始积累的。几位受过量子训练的非洲工程师进入国际标准化组织或同等机构的工作组,就能影响波及数十亿人的决定。

这些路径并不新鲜,类似国际社会三十年来为弥合其他技术鸿沟所提出的建议,结果好坏参半——因为口号替代不了预算和持久的机构。量子技术的不同之处在于,窗口更短,缺席的后果更持久:在标准定义之时缺席,意味着在几十年里承受由此塑造的技术依赖。

到2030年前,一个具体的问题将有答案:全球量子架构会在非洲具备贡献能力之前就定型吗?轨迹将在很大程度上取决于教科文组织、欧盟、主要科研资助方和相关技术企业采取怎样的准入政策,以及是否将非洲研究人员纳入其网络。


资料来源

  1. 联合国教科文组织,One in three researchers have no access to quantum research facilities, depriving society of its full potential,unesco.org
  2. 联合国教科文组织统计研究所,2026 R&D Data Release,uis.unesco.org
  3. 美国国家标准与技术研究院(NIST),Post-Quantum Cryptography Standardization,nist.gov(无链接,确切网址无法保证)
  4. 非洲联盟,Science, Technology and Innovation Strategy for Africa,au.int(无链接,确切网址无法保证)
  5. 非洲光源基金会,africanlightsource.org(无链接,确切网址无法保证)