哈佛大學(xué)的科學(xué)家們將在聯(lián)邦政府推進(jìn)量子計算的新努力中發(fā)揮主導(dǎo)作用。量子計算是一項實驗技術(shù)，它可以使計算以今天難以想象的速度進(jìn)行成為可能，并在醫(yī)學(xué)、人工智能、藥物開發(fā)和其他領(lǐng)域帶來改變游戲規(guī)則的創(chuàng)新。下面隨著托普仕老師詳細(xì)了解一下。
白宮科學(xué)技術(shù)政策辦公室和美國能源部(DOE)上周宣布，將在全國建立5個新的量子信息科學(xué)(QIS)研究中心。這些中心由美國能源部國家實驗室領(lǐng)導(dǎo)，將成為美國國家量子計劃的一部分。
能源部在五年內(nèi)為Argonne, Brookhaven, Fermi, Oak Ridge和Lawrence Berkeley國家實驗室提供了6.25億美元來建立中心。每個機構(gòu)將有一個跨學(xué)科的研究團隊和多個合作機構(gòu)。哈佛研究人員將在布魯克海文、橡樹嶺和勞倫斯伯克利中心扮演重要角色。
“聯(lián)邦政府對QIS研究中心的這一非常受歡迎的投資，將催化當(dāng)今最令人興奮的科學(xué)領(lǐng)域之一的進(jìn)展。哈佛的科學(xué)家和工程師都是量子科學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)先創(chuàng)新者，看到他們在這些新中心中扮演的重要角色，了解自己工作的人都不會感到驚訝，”教務(wù)長艾倫·m·加伯(Alan M. Garber)說?！拔移诖吹剿麄兊难芯拷Y(jié)果，這將有助于塑造計算和數(shù)據(jù)科學(xué)的未來。”
位于加州大學(xué)伯克利分校北部阿拉米達(dá)縣的勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)的量子系統(tǒng)加速器(QSA)在五年內(nèi)獲得了1.15億美元的資助，用于開發(fā)利用量子力學(xué)力量建立工作量子系統(tǒng)所需的解決方案。
Mikhail Lukin是George Vasmer Leverett物理學(xué)教授和哈佛量子計劃的聯(lián)合主任，是QSA主要研究重點之一的項目領(lǐng)導(dǎo):算法和應(yīng)用。Lukin和他的團隊將研究量子計算機如何能有效地加速對現(xiàn)實科學(xué)問題的回答，并創(chuàng)造新的工具來量化這種優(yōu)勢和性能。
“在這個項目中,美國能源部實驗室與來自全國各地的主要學(xué)術(shù)研究團體合作應(yīng)對一些最重要的挑戰(zhàn)在量子信息科學(xué)領(lǐng)域:建筑有用的量子系統(tǒng),和一起工作的激動人心的目標(biāo)實現(xiàn)的新應(yīng)用程序達(dá)到最強大的古典電腦,“魯金說。
約翰·多伊爾(John Doyle)是亨利·b·西爾斯比(Henry B. Silsbee)物理學(xué)教授，也是哈佛量子計劃的聯(lián)合主任，也是該中心的主要研究員(PI)。他的研究將集中于創(chuàng)造用于量子計算和模擬的可編程單分子陣列。這些陣列可以實現(xiàn)幾種不同類型的模擬和計算，每個分子充當(dāng)一個量子位元，一個經(jīng)典計算機位元的更強大的量子版本。
道爾說:“我們正在對一個新的量子計算平臺進(jìn)行基礎(chǔ)研究——單個分子的獨立控制陣列。”“這個新中心將把我們的想法播下到其他研究領(lǐng)域，反過來，我們也將了解其他量子平臺的新發(fā)展。我非常感謝哈佛量子計劃成員的辛勤工作，是他們讓我們得以成為這個中心的一部分。”
Doyle和Lukin將與Markus Greiner(也是George Vasmer Leverett的物理學(xué)教授)和Kang-Kuen Ni (Morris Kahn的化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)和物理學(xué)副教授)一起參與這個項目。
量子科學(xué)中心由田納西州諾克斯維爾郊外的橡樹嶺國家實驗室領(lǐng)導(dǎo)。同樣，美國也將在五年內(nèi)獲得1.15億美元，用于開發(fā)用于操作、傳輸和存儲信息的拓?fù)淞孔硬牧?，并將這些知識轉(zhuǎn)移到私營部門，用于量子計算機和傳感器等實際應(yīng)用。
物理學(xué)和應(yīng)用物理學(xué)教授Amir Yacoby將領(lǐng)導(dǎo)一個研究方向，重點是開發(fā)傳感量子物質(zhì)的新方法。Prineha Narang，哈佛大學(xué)John a . Paulson工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)計算材料科學(xué)助理教授，也是這個研究小組的成員。
Yacoby和Narang的工作將集中于使用量子傳感技術(shù)來探索量子材料。量子材料表現(xiàn)出奇異的、令人難以置信的性質(zhì)，如量子漲落、量子糾纏、量子相干和拓?fù)湫袨?。這些材料可能成為量子技術(shù)的強大平臺——如果研究人員能夠理解和駕馭它們的基本屬性的話。Yacoby和Narang計劃利用超導(dǎo)電路和量子激勵來尋找在中尺度上探索這些強大材料的新方法。
納蘭說:“量子科學(xué)中心致力于將典型的脆弱量子狀態(tài)轉(zhuǎn)化為有彈性、可控和可伸縮的量子系統(tǒng)，以實現(xiàn)量子技術(shù)的前景?！薄斑@是一個令人難以置信的團隊。我非常興奮，不僅能在未來五年內(nèi)與橡樹嶺國家實驗室合作，而且能與行業(yè)合作伙伴，特別是微軟和IBM建立關(guān)系，他們將對我們將基礎(chǔ)工作轉(zhuǎn)化為技術(shù)起到至關(guān)重要的作用?！?/p>
量子優(yōu)勢聯(lián)合設(shè)計中心總部位于紐約長島的布魯克海文國家實驗室，該中心將在五年內(nèi)獲得1.15億美元，用于開發(fā)材料、設(shè)備、軟件和應(yīng)用程序，作為下一代量子計算能力的平臺。其目標(biāo)是克服目前處于早期階段的量子計算機的局限性，推動該領(lǐng)域向前發(fā)展，以釋放新的能力來應(yīng)對現(xiàn)實世界的挑戰(zhàn)。
Yacoby是一個研究團隊的成員，該團隊致力于開發(fā)一種多探針掃描系統(tǒng)，用于探測量子材料，特別是超導(dǎo)量子位元。
Yacoby說:“這些研究中心將允許我們開發(fā)新的方法來揭開量子材料隱藏的特性?！薄胺催^來，這些新的材料特性將導(dǎo)致具有前所未有能力的新的量子技術(shù)?！?/p>
美國能源部還宣布，美國海洋大學(xué)電子工程和應(yīng)用科學(xué)Tarr-Coyne教授、哈佛量子計劃聯(lián)合主任伊芙琳·l·胡(Evelyn L. Hu)將成為國家量子計劃咨詢委員會(NQIAC)的一員，該委員會將為白宮提供QIS政策方面的咨詢。
胡說:“我非常榮幸能成為NQIAC的一員，能夠與杰出的同事們一起幫助指導(dǎo)國家在這一革命性的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的政策?！薄拔蚁Ｍ趪覍用娴挠^點和哈佛大學(xué)和波士頓地區(qū)令人興奮的量子活動的財富之間充當(dāng)信息渠道?！?/p>
除了能源部資助的QIS研究中心，哈佛量子工程師和科學(xué)家還參與了其他幾個由國家科學(xué)基金會資助的新的量子中心和研究所。魯金,納,Marko朗?ar,林Tiantsai海洋電氣工程教授,π在最近宣布工程研究中心的量子網(wǎng)絡(luò)(CQN),總部在圖森亞利桑那大學(xué)。CQN的目標(biāo)是通過開發(fā)連接本地和全球規(guī)模的量子處理器的關(guān)鍵技術(shù)和新的功能構(gòu)建塊，為未來的量子互聯(lián)網(wǎng)奠定基礎(chǔ)。
Doyle和Susanne Yelin，物理系的駐校教授，將在新成立的NSF量子躍遷挑戰(zhàn)研究所擔(dān)任副院長，該研究所利用相關(guān)量子態(tài)增強傳感和分布。該研究所由科羅拉多大學(xué)博爾德分校領(lǐng)導(dǎo)，將設(shè)計、建造和使用量子傳感技術(shù)，用于精密測量的各種應(yīng)用。
Lukin說:“這些受資助的中心是在這個快速發(fā)展領(lǐng)域加強領(lǐng)先學(xué)術(shù)團體、國家實驗室和工業(yè)界之間合作的重要步驟?！薄拔覀児鹌诖龜U大和拓寬這些有益于科學(xué)、技術(shù)和社會的合作?！?/p>
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