整合全国资源！美国制定首个量子制造技术路线图

光子盒研究院出品

6月13日，独立非营利性研究机构SRI International宣布，它被美国国家标准与技术研究院（NIST）选中，制定有史以来第一个量子技术制造路线图（QTMR）[1]。

早在2022年5月，美国商务部的国家标准与技术研究院(NIST)向六个州的七个组织拨款208万美元，用于制定制造技术路线图，以加强美国在整个行业领域的创新和生产力。这是通过NIST的先进制造技术路线图计划(MfgTech)授予大学、行业和非营利组织的第二轮赠款。每笔赠款高达30万美元，将资助长达18个月的项目，以解决美国的优先事项，例如关键基础设施的制造、通信以及建设中的变革性方法和技术[2]。

其中，SRI International获得299128美元。在NIST的近30万美元赠款下，该路线图将确定美国量子相关领域的竞争前发展和供应链差距，以使多个量子技术应用领域受益。QTMR专注于识别美国量子相关设备、组件和系统先进制造的障碍；具体来说，它将确定共同需求和挑战、评估供应链障碍，并对各种技术和制造差距进行详细分析。

QTMR工作将有助于确定共同的制造挑战，并促进美国潜在制造机构的规划，以支持量子技术的扩大。

SRI计划于2022年9月启动路线图工作，将利用其行业、国家实验室、学术合作伙伴以及SRI管理的量子经济发展联盟（QED-C）的承诺成员公司，来定义需求并设定目标，以确保美国的竞争力并确定投资机会，指导政府和私人组织。

这项工作一开始就有30多个承诺的合作伙伴，包括Rigetti、Quantinuum、IonQ、思科和是德科技。

SRI应用物理实验室和QTMR PI的科学家Navin Lingaraju说：“这将是一项巨大的努力，可以吸引构建竞争平台的量子系统集成商在内的利益相关者，共同制定这一行业路线图。在过去一年里，组织内部围绕构建大规模量子系统的计划迅速融合。现在，内部产品路线图的采用使量子领域的系统集成商处于明确的开发时间表上，这表明人们越来越关注工程和制造挑战。”

QED-C执行董事和QTMR联合首席研究员(PI) Celia Merzbacher说：“SRI在量子技术方面的行业领先经验和在QED-C中的领导作用使我们能够促进美国采用塑造快速发展的量子行业的关键制造技术。该路线图将指导整个量子供应链以及公共和私人投资者的投资。QTMR有望确定基础设施、标准、测试和测量以及关键技术方面的差距。”

此次美国制定首个量子制造技术路线图，使其继续站在量子科技的前沿。实际上在2021年，荷兰也提出了类似的路线图——量子计算机供应链路线图[3]。

荷兰量子生态系统成立ImpaQT项目，其首要任务是制定路线图。将量子计算机视为一个产品需要接口的标准化和其所有构建模块的集成，以及能够提供高质量组件并确保供应安全的成熟供应链。

ImpaQT团队表示，产品开发方法将重点放在功能和性能需求上。然而，产品开发方法需要系统工程方法。根据ImpaQT项目，商用量子计算机产品应满足以下要求：

• 要求1：为商业上感兴趣的问题提供解决方案
• 要求2：支持NISQ应用程序的开发和执行
• 要求3：支持量子处理器的开发
• 要求4：调整量子器件的性能

该路线图将产品开发分为以下几个部分：

• 量子处理器
• 低温输入/输出(I/O)链
• 控制电子设备
• 校准和控制框架
• 应用程序

该方法将组件进一步细分为“运行期间所需”和“启动系统所需”的组件：

• 在量子处理器上，芯片设计、哈密顿和静电模拟是“启动系统所需”的组件，“运行期间所需”的组件包括QPU、参量放大器、样品架、布线、滤波和连接器。
• 在应用程序中，芯片设计和电路模拟器是“启动系统”所必需的，量子算法和编译器以及语言是“运行期间所必需的”。
• 在校准和控制框架中，“运行期间”需要的是“控制软件”，“启动系统”所需的组件包括：表征、校准、量子计算机验证和确认(QCVV)组件和多个模拟器，例如“脉冲轨迹模拟器”。

ImpaQT团队表示，这份以最终用户产品为中心的路线图为未来几年其他组件的路线图(一种“嵌入式”路线图)指明方向，同时指导整个商用量子计算机领域。

全栈量子计算机由许多需要无缝协作的不同组件组成。

ImpaQT的产品路线图包括以下四类：

• 量子计算机演示平台
• 量子器件开发平台
• 量子算法开发平台
• 商用量子计算机

光子盒预计，由于国家体量不同，美国量子制造技术路线图将比荷兰的路线图规模更大、需要整合的资源更多，同时整合难度也更大。

关于SRI International

SRI是一个总部位于加州门洛帕克的研究中心，主要从事先进技术和系统、生物科学、计算和教育方面的工作。SRI通过技术许可，分拆企业和新产品解决方案将其创新推向市场。

关于量子经济发展联盟

量子经济发展联盟（QED-C）是由SRI International管理的行业驱动型联盟，其使命是实现和发展强大的基于量子的行业和相关供应链。QED-C得到了NIST及其200多个成员的支持，其中包括来自量子供应链的150多家公司：包括组件供应商/制造商、软件和硬件系统开发商、服务提供商和最终用户。

参考链接：

[1]https://www.sri.com/press/press-release/sri-international-developing-first-ever-quantum-manufacturing-technology-roadmap/

[2]https://quantumchina.com/newsinfo/2820627.html

[3]https://mp.weixin.qq.com/s/ftgn_jv84JJ624t1ZovRRQ

—End—

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