近日,一个由国家实验室、大学和工业界组成的全国性联盟启动,以推进旨在解决紧迫科学挑战和保持美国在下一代信息技术领域的领导地位的量子计算系统的前沿。

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量子信息前沿战略联盟(the Quantum Information Edge strategic alliance)由美国能源部的两个国家实验室领导:劳伦斯·伯克利国家实验室(Berkeley Lab)和桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)。该联盟还包括来自马里兰大学、杜克大学、哈佛大学、科罗拉多大学博尔德分校、加州大学伯克利分校、加州理工学院、麻省理工学院林肯实验室、麻省理工学院和新墨西哥大学的专家。

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这一合作伙伴关系汇集了计算机科学、材料科学、物理学、数学和工程学领域世界领先的专业知识和能力,这是前所未有的广度,以开创量子系统的实际应用。

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该联盟将确定最有影响力的科学应用程序,这些应用程序将从量子计算中受益,并将对硬件和软件系统进行工程设计以运行这些应用程序。该联盟将利用包括超导电路和自然发生的原子系统在内的先进硬件,探索实现实际量子优势的方法——这意味着该系统可以在重要的科学和工程问题上超越最先进的经典方法。

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该团队还将帮助增加未来几年保持美国在量子信息科学前沿所需的劳动力,与更广泛的科学界分享其进步,以推动创新生态系统,并与工业界合作,将有前景的技术转化为现实世界的应用。

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“我们正处于量子信息科学取得重大进步的起点。为开辟新的领域,量子信息前沿战略联盟将通过同时在广泛的科学和技术领域寻求解决方案,并整合这些努力来构建使国家和科学受益的有效量子计算系统,从而加速量子研究与开发。”伯克利实验室高级量子试验台主任Irfan Siddiqi说,他也是该实验室计算研究和材料科学部门的教职科学家。

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量子信息前沿战略联盟启动,以加速量子计算研发,实现科学突破-量子客

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桑迪亚计算研究主任Scott Collis说:“通过专注于有形技术示范的协作和创新,量子信息前沿战略联盟将通过加速实现实用的量子计算系统,从而扩大美国境内量子研究的投资回报。”

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该联盟在可编程量子系统方面的工作具有解决诸如信息处理、模拟和计量等领域远远超出当今机器所能解决的科学问题的潜力。它可以改变太阳能电池、新材料、药物、农业肥料的设计,探索物理学和宇宙的奥秘,以及其他许多应用。

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为了实现这一目标,该联盟将使用几种硬件方法来推进量子信息系统,包括超导、捕获离子和捕获原子量子比特。该联盟将探索如何抑制多量子比特量子处理器中的噪声和错误(这些噪声和错误会严重降低系统性能),开发新的计算算法来控制量子比特,并设计新技术来制造、控制和互连量子比特。理论计算机科学家、物理学家、工程师和化学家将帮助理解如何最好地将这些系统应用于重要的科学问题。

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“由量子信息前沿战略联盟开发的量子处理器将以前所未有的方式探索复杂量子系统的神秘特性,为科学发现提供前所未有的机遇,同时也带来了新的挑战。我们世界一流的理论团队与硬件制造商紧密合作,将利用这项强大的技术来推动物理和计算科学的前沿。”加利福尼亚理工学院Richard P. Feynman、理论物理学教授John Preskill说。

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马里兰大学的物理学杰出教授Christopher Monroe说:“我们将不断构建和使用完整的量子系统,而不仅仅是组件,以开创信息处理领域新的科学机遇,而这是常规研究计划所无法实现的。”

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“通过开发和应用可编程量子信息系统,我们希望在科学和工程学的最前沿定义一个新的领域。这些努力对于科学发现和确定量子机器的首次实用应用具有巨大的潜力。” 哈佛大学物理学教授、哈佛量子计划(Harvard Quantum Initiative)联合主任Mikhail Lukin说。

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“量子信息科学和技术的广泛应用需要来自不同研究小组的响应,他们将协调他们的科学愿景和技术,以识别和解决实际问题,带来不可预见的好处,并揭示科学秘密。”科罗拉多大学博尔德分校教授、美国国家标准与技术研究院的研究员Jun Ye说。

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