近日，一個由國家實驗室、大學和工業界組成的全國性聯盟啟動，以推進旨在解決緊迫科學挑戰和保持美國在下一代信息技術領域的領導地位的量子計算系統的前沿。
量子信息前沿戰略聯盟(the Quantum Information Edge strategic alliance)由美國能源部的兩個國家實驗室領導：勞倫斯·伯克利國家實驗室(Berkeley Lab)和桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)。該聯盟還包括來自馬裡蘭大學、杜克大學、哈佛大學、科羅拉多大學博爾德分校、加州大學伯克利分校、加州理工學院、麻省理工學院林肯實驗室、麻省理工學院和新墨西哥大學的專家。
這一合作夥伴關係匯集了計算機科學、材料科學、物理學、數學和工程學領域世界領先的專業知識和能力，這是前所未有的廣度，以開創量子系統的實際應用。
該聯盟將確定最有影響力的科學應用程式，這些應用程式將從量子計算中受益，並將對硬體和軟體系統進行工程設計以運行這些應用程式。該聯盟將利用包括超導電路和自然發生的原子系統在內的先進硬體，探索實現實際量子優勢的方法——這意味著該系統可以在重要的科學和工程問題上超越最先進的經典方法。
該團隊還將幫助增加未來幾年保持美國在量子信息科學前沿所需的勞動力，與更廣泛的科學界分享其進步，以推動創新生態系統，並與工業界合作，將有前景的技術轉化為現實世界的應用。
「我們正處於量子信息科學取得重大進步的起點。為開闢新的領域，量子信息前沿戰略聯盟將通過同時在廣泛的科學和技術領域尋求解決方案，並整合這些努力來構建使國家和科學受益的有效量子計算系統，從而加速量子研究與開發。」伯克利實驗室高級量子試驗臺主任Irfan Siddiqi說，他也是該實驗室計算研究和材料科學部門的教職科學家。
桑迪亞計算研究主任Scott Collis說：「通過專注於有形技術示範的協作和創新，量子信息前沿戰略聯盟將通過加速實現實用的量子計算系統，從而擴大美國境內量子研究的投資回報。」
該聯盟在可編程量子系統方面的工作具有解決諸如信息處理、模擬和計量等領域遠遠超出當今機器所能解決的科學問題的潛力。它可以改變太陽能電池、新材料、藥物、農業肥料的設計，探索物理學和宇宙的奧秘，以及其他許多應用。
為了實現這一目標，該聯盟將使用幾種硬體方法來推進量子信息系統，包括超導、捕獲離子和捕獲原子量子比特。該聯盟將探索如何抑制多量子比特量子處理器中的噪聲和錯誤(這些噪聲和錯誤會嚴重降低系統性能)，開發新的計算算法來控制量子比特，並設計新技術來製造、控制和互連量子比特。理論計算機科學家、物理學家、工程師和化學家將幫助理解如何最好地將這些系統應用於重要的科學問題。
「由量子信息前沿戰略聯盟開發的量子處理器將以前所未有的方式探索複雜量子系統的神秘特性，為科學發現提供前所未有的機遇，同時也帶來了新的挑戰。我們世界一流的理論團隊與硬體製造商緊密合作，將利用這項強大的技術來推動物理和計算科學的前沿。」加利福尼亞理工學院Richard P. Feynman、理論物理學教授John Preskill說。
馬裡蘭大學的物理學傑出教授Christopher Monroe說：「我們將不斷構建和使用完整的量子系統，而不僅僅是組件，以開創信息處理領域新的科學機遇，而這是常規研究計劃所無法實現的。」
「通過開發和應用可編程量子信息系統，我們希望在科學和工程學的最前沿定義一個新的領域。這些努力對於科學發現和確定量子機器的首次實用應用具有巨大的潛力。」 哈佛大學物理學教授、哈佛量子計劃(Harvard Quantum Initiative)聯合主任Mikhail Lukin說。
「量子信息科學和技術的廣泛應用需要來自不同研究小組的響應，他們將協調他們的科學願景和技術，以識別和解決實際問題，帶來不可預見的好處，並揭示科學秘密。」科羅拉多大學博爾德分校教授、美國國家標準與技術研究院的研究員Jun Ye說。
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