伯克利实验室最近推出的新项目还包括:

&&量子传感器发展与暗物质检测&&

通过由高能物理办公室(HEP)支持的一项新研究计划,由伯克利实验室的Maurice Garcia-Sciveres 领导的多学科小组将开发出传感器,利用量子物理学的特性,用新的方式探索暗物质粒子。这种传感器具有灵敏度,能够研究以前未开发的能量机制。
QC观察丨伯克利实验室再获能源部资金,将进一步推动量子计算在计算、物理、材料和化学领域发展(下)-量子客

一个巨大的星系团的可视化显示图,展示了覆盖着气体速度场的暗物质密度(紫色细丝)

这些量子传感器将通过测量两个不同的探测器来寻找质量非常小的暗物质粒子——即所谓的“亮暗物质”。其中一个探测器将在非常低的温度下使用液氦,在这样的环境下出现的其它常见现象,如热和热导率也可以显示量子行为。另一个探测器将使用特殊制造的砷化镓晶体,也需要冷却到低温。

&&粒子物理学、计算与量子研究技术&&

高能物理办公室还将支持伯克利实验室参与的其他涉及量子信息科学的研究项目。其中一个项目是开发量子算法和性能模拟,如信息扰乱和误差校正,这些特性与黑洞理论、以及涉及高度连接的超导量子比特阵列的量子计算有关。加州大学伯克利分校正在进行这项研究计划,Irfan Siddiqi正在领导伯克利实验室的研究团队。另一个项目将开发计算机程序,对基本粒子之间的相互作用进行极其详细的测试,从而更好地理解在CERN的大型强子对撞机(世界上最强大的粒子对撞机)上测量的粒子事件。第三个项目将开发和研究基于量子的模式识别算法重建带电粒子的潜力。越来越强大的粒子加速器需要更快的计算机算法来对每秒数十亿个粒子事件进行监控和排序。由费米国家加速器实验室领导的一项研究将试图对量子纠缠状态下存在的光子对进行成像。这是伯克利实验室和费米实验室合作开发用于天体物理实验的探测器的下一步,该探测器可以探测单个光单元。2017年夏,该Skipper-CCD探测器已成功进行展示。Siddiqi还领导了一个独立的研究项目——基于现场可编程门阵列的量子控制,用于使用Qutrits进行高能物理仿真。该项目将开发用于高能物理聚焦量子计算的专用工具和逻辑系列。这项工作涉及伯克利实验室的加速器技术和应用物理部门。

详细报道参见:

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&&化学量子计算算法&&

另一个项目将结合传统计算和量子硬件的能力来处理复杂的化学主题,如催化、光催化、锕系化学和相关领域。伯克利实验室计算研究部的科学家Bert de Jong是这个项目的共同负责人,该项目由太平洋西北国家实验室领导,由基础能源科学办公室资助。该项目将在传统的计算化学框架中嵌入量子硬件。通过该项目,算法可以部署在量子处理器上,而大部分程序逻辑仍然保留在传统的计算机体系结构上。量子处理器在模拟强相互作用量子系统方面比传统处理器具有硬件优势,并且具有更精确地捕获复杂化学变化的潜力。此外,由Bert de Jong领导的“化学科学量子算法”项目将继续开发新算法、编译技术和调度工具,使短期量子计算平台能够用于化学科学及其他领域的科学发现。该项目由高级科学计算研究办公室资助。

&&量子材料&&

伯克利实验室的“量子生态系统”最近也通过材料量子相干新途径中心(Center for Novel Pathways to Quantum Coherence in Materials)得到发展,该中心是伯克利实验室领导的能源部能源前沿研究中心(EFRC),6月份宣布成立,哥伦比亚大学、阿贡国家实验室和加州大学伯克利分校是其主要合作伙伴。新EFRC由伯克利实验室材料科学部领导,利用先进光源部和分子铸造厂(都是科学用户设施办公室下属的能源部机构)的专业知识和仪器,将有助于理解重要的电光学材料的性能如何与潜在的量子相干现象(这些现象可用于量子信息处理)相关联。它还将提高诸如电场和磁场的超灵敏量子测量的能力。

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劳伦斯·伯克利国家实验室成立于1931年,由加利福尼亚大学监管,致力于通过推进可持续能源、保护人类健康、创造新材料、揭示宇宙的起源和命运来应对世界上最紧迫的科学挑战。伯克利实验室拥有13个诺贝尔奖。

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