美国斥资数亿美元建立的量子研究中心一年来成果斐然

光子盒研究院出品

一年前，美国宣布将斥资9.65亿美元建立五个国家量子信息科学(QIS)中心，分别由五个不同的美国能源部国家实验室领导，包括：

阿贡国家实验室领导的Q-NEXT(下一代量子科学与工程)、布鲁克海文国家实验室领导的C2QA(量子优势联合设计中心)、费米国家加速器实验室领导的SQMS(超导量子材料和系统中心)、劳伦斯伯克利国家实验室领导的QSA(量子系统加速器)以及橡树岭国家实验室领导的QSC(量子科学中心)。

据美国能源部官方新闻媒体报道，Q-NEXT量子研究中心的开局之年是富有成效的一年，开始了代工厂建设，推出了关键研发路线图，以及将为科学和社会带来下一代量子技术的新科学成果。

 图片来源：阿贡国家实验室

Q-NEXT的第一年硕果累累。

自2020年8月成立以来，Q-NEXT团队已经开始建设两个量子代工厂；启动了一个路线图项目，将在未来十年内把量子技术带给公众；并发表了富有影响力的量子科学和工程论文。

Q-NEXT主任、芝加哥大学分子工程教授、芝加哥大学Pritzker分子工程学院研究与基础设施副院长David Awschalom说：“Q-NEXT在其成立的第一年取得了长足的进步，它在一些最大的研究和战略计划中实现了重要的里程碑。我们的合作者是量子通信、传感和材料领域的领导者，他们的研究取得了重大进展，并正在推动量子革命。随着我们让更多学生和产业合作伙伴参与Q-NEXT的科学和技术项目，我期待看到我们的第二年会带来什么。”

 David Awschalom

由阿贡国家实验室牵头的Q-NEXT汇集了来自国家实验室、大学和公司中的大约100名科学家，以执行一项雄心勃勃的任务：开发存储和传输量子信息的科学和技术，无论是小到计算机芯片的宽度或大到芝加哥和旧金山之间的距离。

Q-NEXT和其他四个国家量子信息科学(QIS)研究中心致力于刺激创新，支持经济增长，并提高美国在量子科学和工程等新兴领域的领导地位。

Q-NEXT正在努力实现这一目标。去年，Q-NEXT机构和合作者：

●开始建设两个量子代工厂，一个在SLAC国家加速器实验室，另一个在阿贡。两个代工厂将作为一个为研究和行业提供高质量、标准化量子材料的国家资源库。

●启动了量子技术路线图的开发，该路线图将指导Q-NEXT和更广泛的QIS社区的活动。10到15年的路线图将概述能够通过量子纠缠现象共享量子信息所需的研发成果。量子纠缠是指两个粒子之间不可分割的相干性，无论它们之间的物理距离有多远，都可以安全地共享信息。路线图为开发纠缠技术指明了道路，特别是在量子通信、计算和传感方面的重要进展。

●发表了具有高影响力的QIS论文。这些论文为设计新型量子比特提供了一个框架；引入一种新工具，可以在光粒子层面模拟量子网络；并概述了一个用于评估某些类型的量子通信链路的新模型。

●共同举办了QIS劳动力和专业发展暑期学生系列研讨会。专家与学生就传统和非传统的量子职业道路以及QIS技术的商业化进行了交谈。Q-NEXT与芝加哥量子交易所以及面向混合量子架构和网络的量子飞跃挑战研究所合作主办了该系列研讨会，该研讨会由美国国家科学基金会赞助，并由Q-NEXT的伙伴之一伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校领导。

●迎来两个新的合作伙伴，威瑞森(电信运营商)和苏黎世仪器。除了帮助推进该中心的量子科学和工程，世界领先的技术公司还支持Q-NEXT的劳动力发展和路线图工作。

Q-NEXT副主任、基础物理实验室副主任兼SLAC国家加速器实验室首席研究官JoAnne Hewett说：“我们正在稳步发展量子经济和基础设施，这推动了去年国家QIS研究中心的建立。在美国建立量子生态系统所需的跨部门、跨学科合作已融入Q-NEXT架构中，这是该中心成功的基础。”

Q-NEXT的领导机构阿贡国家实验室也一直在与大众分享量子未来的愿景。2021 年，成功举办了两次关于QIS的公开讲座：由IBM的Dario Gil和Awschalom主持的“量子革命”以及由Q-NEXT和阿贡科学家Joseph Heremans和Katherine Harmon主讲的“量子的五个W”。

今年4月，Q-NEXT和阿贡国家实验室还参与了美国首个量子加速器Duality的推出，目前已有首批六家初创公司。Q-NEXT将探索其使命如何与初创公司的活动保持一致，以寻找合作机会。

 图片来源：阿贡国家实验室

进入第二年，Q-NEXT有望通过更多的科学成果和合作活动加快研究势头。

首先，Q-NEXT计划增加该中心与QIS社区的互动。

例如，Q-NEXT和芝加哥量子交易所的合作伙伴将通过“开放量子倡议”(Open Quantum Initiative)来建立一个更具包容性的量子劳动力队伍，他们致力于建立一个多元化的量子生态系统。一项关键工作将是为代表性不足、少数族裔的美国量子科学家创建一个奖学金项目。

Q-NEXT还希望看到量子代工厂的建成；其量子技术路线图的发布；在量子通信、传感和材料研究方面取得的长足进步。

Awschalom表示：“第一年的成功无与伦比，这不仅为Q-NEXT在生命周期内构建下一代技术奠定了基础，而且还刺激了充满活力的国家量子经济的进一步增长。Q-NEXT和所有能源部国家QIS中心都将建立在我们所期望的科学范式转变的基础上，这将为技术、经济和社会带来变革性的好处。”

关于Q-NEXT

Q-NEXT是由阿贡国家实验室牵头的美国能源部(DOE)国家量子信息科学研究中心，目前汇集了来自3个国家实验室、9所大学和12家美国领先科技公司的大约100名世界级研究人员，共同开发该项科技以控制和分发量子信息。Q-NEXT合作者和机构将为量子材料和设备创建两个代工厂，开发传感器网络和安全通信系统，建立模拟和网络测试平台，并培训下一代量子准备劳动力，以确保美国在这一快速发展领域的科学和经济领导地位。

参考链接：

https://www.newswise.com/doescience/one-year-in-q-next-quantum-research-center-is-going-strong/?article_id=757662

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