2020年7月21日,美國國家科學基金會(NSF)與白宮科技政策辦公室(OSTP)合作,宣布撥款7500萬美元資助三個量子躍遷研究所,旨在未來5年克服量子信息科學與工程領域的基礎研究障礙。美國政府希望通過三個研究所的建設,使美國在未來繼續(xù)成為量子信息科學(QIS)研究的聚集地。
一、量子領域新研究所
NSF正在建立的三個量子躍遷挑戰(zhàn)研究所(QLCI)分別是:
(1)研究利用關(guān)聯(lián)量子態(tài)增強傳感和分布的QLCI。
在輻射或重力等環(huán)境中可以測量一切的量子傳感器,將比傳統(tǒng)傳感器更加靈敏和準確。該研究所由科羅拉多大學牽頭,負責精密測量領域量子傳感技術(shù)的設計、開發(fā)和應用。
(2)研究混合量子架構(gòu)和網(wǎng)絡的QLCI。
開發(fā)更加健壯的量子處理器是量子信息科學和工程的一個重大挑戰(zhàn)。該研究所由伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校牽頭,負責建設由小型量子處理器組成的互聯(lián)網(wǎng)絡,并進行功能測試以供實際應用。
(3)研究當前和未來量子計算的QLCI。
當前的量子計算原型機規(guī)模很小且容易出錯。該研究所由加州大學伯克利分校牽頭,負責設計先進大型量子計算機,為現(xiàn)有和未來的量子計算平臺開發(fā)有效的算法,并最終證明量子計算機性能優(yōu)于任何傳統(tǒng)計算機。這些研究所將促成一個互聯(lián)社區(qū),包括16個核心學術(shù)機構(gòu)、8個國家實驗室、22個行業(yè)合作伙伴,通過融合多學科和多領域的觀點和資源,促進可持續(xù)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的形成。除了研究工作之外,它們還將在教育和培訓多樣化量子領域勞動力方面取得長足進展,為各級教育的學生和教師開發(fā)新的線上和線下課程。
二、量子領域新研究所建設背景
2018年美國OSTP發(fā)布第一個全國性的QIS戰(zhàn)略計劃——“量子信息科學國家戰(zhàn)略概覽”,就QIS的優(yōu)先事項為政府、私營部門和學術(shù)界提供指導。同年,美國政府簽署兩黨聯(lián)立的《國家量子計劃法案》,確保了QIS的國家資助,同時加強了聯(lián)邦合作。2019年,白宮成立國家量子協(xié)調(diào)辦公室,以協(xié)調(diào)和加強整個聯(lián)邦政府的量子政策和研發(fā)投資。
2020年,圍繞量子計算的立法提案以及量子研發(fā)雙倍投資承諾的總統(tǒng)預算,都彰顯了美國在量子領域的積極努力。美國NSF一直致力于在量子信息科學和工程領域?qū)崿F(xiàn)突破,希望通過研究人員對量子現(xiàn)象的認知來開發(fā)諸如量子計算機、傳感器和通信等技術(shù),從而對國家和全球經(jīng)濟產(chǎn)生巨大的影響。
美國NSF于2019年2月發(fā)布“量子躍遷挑戰(zhàn)研究所(QLCI)”計劃建設指南,計劃提供9400萬美元推動量子信息科學與工程前沿。
2019年7月美國NSF推進QLCI計劃,開始征集提案準備資助量子研究所,研究所將采用多學科研究方法,研究量子技術(shù)的計算、通信、傳感和模擬四大領域,以期使計算機和信息系統(tǒng)發(fā)生革命性變化。
這些量子研究所是QLCI計劃的核心內(nèi)容,也是美國NSF響應聯(lián)邦政府發(fā)展量子信息科學關(guān)鍵舉措的核心部分。
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原文標題:【政策規(guī)劃?算】美國NSF成立三個新研究所以應對量子信息科學的關(guān)鍵挑戰(zhàn)
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