

哈佛大學(xué)的科學(xué)家們將在聯(lián)邦政府推進(jìn)量子計(jì)算的新努力中發(fā)揮主導(dǎo)作用。量子計(jì)算是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù),它可以使計(jì)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(kāi)發(fā)和其他領(lǐng)域帶來(lái)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(guó)能源部(DOE)上周宣布,將在全國(guó)建立5個(gè)新的量子信息科學(xué)(QIS)研究中心。這些中心由美國(guó)能源部國(guó)家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo),將成為美國(guó)國(guó)家量子計(jì)劃的一部分。
能源部在五年內(nèi)為Argonne, Brookhaven, Fermi, Oak Ridge和Lawrence Berkeley國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提供了6.25億美元來(lái)建立中心。每個(gè)機(jī)構(gòu)將有一個(gè)跨學(xué)科的研究團(tuán)隊(duì)和多個(gè)合作機(jī)構(gòu)。哈佛研究人員將在布魯克海文、橡樹(shù)嶺和勞倫斯伯克利中心扮演重要角色。
“聯(lián)邦政府對(duì)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?cè)谶@些新中心中扮演的重要角色,了解自己工作的人都不會(huì)感到驚訝,”教務(wù)長(zhǎng)艾倫·m·加伯(Alan M. Garber)說(shuō)?!拔移诖吹剿麄兊难芯拷Y(jié)果,這將有助于塑造計(jì)算和數(shù)據(jù)科學(xué)的未來(lái)?!?/p>
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(guó)家實(shí)驗(yàn)室(伯克利實(shí)驗(yàn)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(kāi)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(jì)劃的聯(lián)合主任,是QSA主要研究重點(diǎn)之一的項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo):算法和應(yīng)用。Lukin和他的團(tuán)隊(duì)將研究量子計(jì)算機(jī)如何能有效地加速對(duì)現(xiàn)實(shí)科學(xué)問(wèn)題的回答,并創(chuàng)造新的工具來(lái)量化這種優(yōu)勢(shì)和性能。
“在這個(gè)項(xiàng)目中,美國(guó)能源部實(shí)驗(yàn)室與來(lái)自全國(guó)各地的主要學(xué)術(shù)研究團(tuán)體合作應(yīng)對(duì)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(dòng)人心的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的新應(yīng)用程序達(dá)到最強(qiáng)大的古典電腦,“魯金說(shuō)。
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(jì)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(jì)算和模擬的可編程單分子陣列。這些陣列可以實(shí)現(xiàn)幾種不同類(lèi)型的模擬和計(jì)算,每個(gè)分子充當(dāng)一個(gè)量子位元,一個(gè)經(jīng)典計(jì)算機(jī)位元的更強(qiáng)大的量子版本。
道爾說(shuō):“我們正在對(duì)一個(gè)新的量子計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行基礎(chǔ)研究——單個(gè)分子的獨(dú)立控制陣列?!薄斑@個(gè)新中心將把我們的想法播下到其他研究領(lǐng)域,反過(guò)來(lái),我們也將了解其他量子平臺(tái)的新發(fā)展。我非常感謝哈佛量子計(jì)劃成員的辛勤工作,是他們讓我們得以成為這個(gè)中心的一部分?!?/p>
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(gè)項(xiàng)目。
量子科學(xué)中心由田納西州諾克斯維爾郊外的橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)。同樣,美國(guó)也將在五年內(nèi)獲得1.15億美元,用于開(kāi)發(fā)用于操作、傳輸和存儲(chǔ)信息的拓?fù)淞孔硬牧希⑦@些知識(shí)轉(zhuǎn)移到私營(yíng)部門(mén),用于量子計(jì)算機(jī)和傳感器等實(shí)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(gè)研究方向,重點(diǎn)是開(kāi)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(jì)算材料科學(xué)助理教授,也是這個(gè)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(lái)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(qiáng)大平臺(tái)——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(jì)劃利用超導(dǎo)電路和量子激勵(lì)來(lái)尋找在中尺度上探索這些強(qiáng)大材料的新方法。
納蘭說(shuō):“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(shí)現(xiàn)量子技術(shù)的前景?!薄斑@是一個(gè)令人難以置信的團(tuán)隊(duì)。我非常興奮,不僅能在未來(lái)五年內(nèi)與橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shì)聯(lián)合設(shè)計(jì)中心總部位于紐約長(zhǎng)島的布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,該中心將在五年內(nèi)獲得1.15億美元,用于開(kāi)發(fā)材料、設(shè)備、軟件和應(yīng)用程序,作為下一代量子計(jì)算能力的平臺(tái)。其目標(biāo)是克服目前處于早期階段的量子計(jì)算機(jī)的局限性,推動(dòng)該領(lǐng)域向前發(fā)展,以釋放新的能力來(lái)應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的挑戰(zhàn)。
Yacoby是一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的成員,該團(tuán)隊(duì)致力于開(kāi)發(fā)一種多探針掃描系統(tǒng),用于探測(cè)量子材料,特別是超導(dǎo)量子位元。
Yacoby說(shuō):“這些研究中心將允許我們開(kāi)發(fā)新的方法來(lái)揭開(kāi)量子材料隱藏的特性?!薄胺催^(guò)來(lái),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(guó)能源部還宣布,美國(guó)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(jì)劃聯(lián)合主任伊芙琳·l·胡(Evelyn L. Hu)將成為國(guó)家量子計(jì)劃咨詢委員會(huì)(NQIAC)的一員,該委員會(huì)將為白宮提供QIS政策方面的咨詢。
胡說(shuō):“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(guó)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?guó)家層面的觀點(diǎn)和哈佛大學(xué)和波士頓地區(qū)令人興奮的量子活動(dòng)的財(cái)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(gè)由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)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(guò)開(kāi)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(lái)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(zhǎng),該研究所利用相關(guān)量子態(tài)增強(qiáng)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(jì)、建造和使用量子傳感技術(shù),用于精密測(cè)量的各種應(yīng)用。
Lukin說(shuō):“這些受資助的中心是在這個(gè)快速發(fā)展領(lǐng)域加強(qiáng)領(lǐng)先學(xué)術(shù)團(tuán)體、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)界之間合作的重要步驟?!薄拔覀児鹌诖龜U(kuò)大和拓寬這些有益于科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的合作?!?/p>
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