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美国发布《量子信息科学国家战略概述》报告
2018-09-29



[据高性能计算网站2018924日报道] 这是美国量子计算的一天。在今天举行的推动美国量子信息科学领导力白宫峰会上,能源部宣布投入2.18亿美元资助85个量子信息科学项目,国家科学基金会拨款3100万美元支持多学科量子研究,美国发布《量子信息科学国家战略概述》报告。



美国能源部长里克佩里在能源部官方发布的公告中表示:“量子信息科学代表信息时代的下一个前沿。在激烈国际竞争中,这些投资将确保美国在一个可能影响信息处理长期未来,产生有利于经济、社会的多种新技术的领域中保持领导地位。



两周前,众议院通过了价值12亿美元的《国家量子倡议》。国家量子倡议是一个加速量子信息科学的十年计划。预计参议院将通过该法案的类似版本。



量子似乎是白热化的。将充分利用这些雄心勃勃的意图和现在的资源是下一个挑战。



根据美国能源部的说法:今天能源部奖项由全国28所高等院校的科学家和9个能源部国家实验室领导,涵盖了从开发新一代量子计算机硬件、软件到具有特殊量子特性的新材料合成、表征等一系列主题,探索量子计算和信息处理如何提供对暗物质和黑洞等宇宙现象的见解。



美国能源部科学办公室内的三个主要计划办公室——高级科学计算研究办公室(ASCR)、基础能源科学办公室(BES)和高能物理办公室(HEP)——分别管理奖项,这些奖项是在竞争同行评审的基础上制定的。



根据主题和计划,奖励的期限从两年到五年不等。2018财年的总资金将为7300万美元,其年度资金将取决于国会拨款。



鉴于项目数量,最好直接审查DOE材料。项目涉及广泛的学科。



一个例子是劳伦斯伯克利国家实验室获得3100万美元奖金,用于建造和运行先进量子试验台(AQT)。研究人员将使用测试平台探索超导量子处理器,并评估这些新兴量子器件如何用于推进科学研究。 作为这项工作的一部分,伯克利实验室将与麻省理工学院林肯实验室(MIT-LL)合作部署不同的量子处理器架构。在劳伦斯伯克利国家实验室网站上有一个关于该计划的报告。以下是摘录:



根据伯克利实验室科学家和先进量子试验台主任Irfan Siddiqi的说法,该项目目标是建立一个多合作伙伴科学合作,以建立一个可以回答量子计算基本突出问题的平台。先进量子试验台将作为社区的开放资源运行,允许外部研究人员评估由测试人员和合作者开发的超导架构,用于化学、材料和其他计算领域的模拟。先进量子试验台还将通过探索哪些方法有效,哪些方法无效,帮助行业研究人员。然后,工业可以采用测试平台开发的坚实理念,并将其转化为商业产品。



Siddiqi说:“通过这个测试平台,我们将询问并评估指导未来量子计算机发展所需的基本问题。我们是第一个委托在学术界、工业界和国家实验室之间开展研究合作的端到端研究这一问题的工具。这意味着我们不会依赖任何一个实体来获得所有答案。相反,我们将使用一种久经考验的科学方法——我们将寻找最佳的想法、硬件、算法等,并将所有这些专业知识结合起来共同构建量子测试平台。



过去五年,伯克利实验室开发出适用于超导量子处理器原型的量子化学和优化算法,该超导量子处理器原型是在“实验室直接研究和发展”项目支持下开展的。伯克利实验室通过在含有2个超导量子比特的量子处理器上运行这些算法证明了可行性。超导量子比特由加州大学伯克利分校Siddiqi的量子纳米电子学实验室研发。最终,实验室直接研究和发展的工作为两个能源部资助的项目开辟了道路,以探索量子计算。



伯克利实验室计算科学领域的科学副主任和先进量子试验台联合首席研究员Jonathan Carter说:“先进量子试验台基本上是我们研究的下一阶段。“实验室直接研究和发展”项目使我们能够在量子计算硬件和量子算法方面取得初步进展。然后,我们测试了想法的可行性,并为在能源部资助的Pathfinder项目下建立的量子测试平台创建路线图。现在,通过能源部资助的先进量子试验台项目,我们实际上将构建测试平台并向外部科学研究人员开放。”



今天宣布的国家科学基金会奖项旨在帮助研究人员探索检测光子,构建生物激励电路,开发基于光通信系统等的新方法。



国家科学基金会主任法国Córdova在官方声明中表示:“量子革命是关于扩大对未来技术可行性的定义。国家科学基金会支持的研究人员正致力于加深对量子力学的理解,并运用这些知识创造改变世界的应用。这些新的投资将使美国成为量子研究和开发的全球领导者,并帮助培养下一代量子研究人员。”



新奖项通过两项努力支持多学科研究:



•作为跨学科科学与工程研究(RAISE)——量子系统转换进展(TAQS)的一部分,2500万美元用于探索性量子研究。包括25个项目。



600万美元用于量子研究和技术开发,作为RAISE工程量子通信量子集成平台(EQuIP)工作的一部分。这里有8个项目得到资助。



显然,有很多事情要发生。今天在华盛顿举行的会议强调了量子计算和量子信息科学的重要性。(工业和信息化部电子第一研究所 许文琪)



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