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哈佛大学与美国国家实验室合作推进量子计算!

上传时间:2020-09-03浏览量:149

摘要:哈佛大学的科学家们将在联邦政府推进量子计算的新努力中发挥主导作用。量子计算是一项实验技术,它可以使计算以今天难以想象的速度进行成为可能,并在医学、人工智能、药物开发和其他领域带来改变游戏规则的创新。下面随着托普仕老师详细了解一下。

  白宫科学技术政策办公室和美国能源部(DOE)上周宣布,将在全国建立5个新的量子信息科学(QIS)研究中心。这些中心由美国能源部国家实验室领导,将成为美国国家量子计划的一部分。

  能源部在五年内为Argonne, Brookhaven, Fermi, Oak Ridge和Lawrence Berkeley国家实验室提供了6.25亿美元来建立中心。每个机构将有一个跨学科的研究团队和多个合作机构。哈佛研究人员将在布鲁克海文、橡树岭和劳伦斯伯克利中心扮演重要角色。

  “联邦政府对QIS研究中心的这一非常受欢迎的投资,将催化当今最令人兴奋的科学领域之一的进展。哈佛的科学家和工程师都是量子科学领域的领先创新者,看到他们在这些新中心中扮演的重要角色,了解自己工作的人都不会感到惊讶,”教务长艾伦·m·加伯(Alan M. Garber)说。“我期待看到他们的研究结果,这将有助于塑造计算和数据科学的未来。”

  位于加州大学伯克利分校北部阿拉米达县的劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的量子系统加速器(QSA)在五年内获得了1.15亿美元的资助,用于开发利用量子力学力量建立工作量子系统所需的解决方案。

  Mikhail Lukin是George Vasmer Leverett物理学教授和哈佛量子计划的联合主任,是QSA主要研究重点之一的项目领导:算法和应用。Lukin和他的团队将研究量子计算机如何能有效地加速对现实科学问题的回答,并创造新的工具来量化这种优势和性能。

  “在这个项目中,美国能源部实验室与来自全国各地的主要学术研究团体合作应对一些最重要的挑战在量子信息科学领域:建筑有用的量子系统,和一起工作的激动人心的目标实现的新应用程序达到最强大的古典电脑,“鲁金说。

  约翰·多伊尔(John Doyle)是亨利·b·西尔斯比(Henry B. Silsbee)物理学教授,也是哈佛量子计划的联合主任,也是该中心的主要研究员(PI)。他的研究将集中于创造用于量子计算和模拟的可编程单分子阵列。这些阵列可以实现几种不同类型的模拟和计算,每个分子充当一个量子位元,一个经典计算机位元的更强大的量子版本。

  道尔说:“我们正在对一个新的量子计算平台进行基础研究——单个分子的独立控制阵列。”“这个新中心将把我们的想法播下到其他研究领域,反过来,我们也将了解其他量子平台的新发展。我非常感谢哈佛量子计划成员的辛勤工作,是他们让我们得以成为这个中心的一部分。”

  Doyle和Lukin将与Markus Greiner(也是George Vasmer Leverett的物理学教授)和Kang-Kuen Ni (Morris Kahn的化学、化学生物学和物理学副教授)一起参与这个项目。

  量子科学中心由田纳西州诺克斯维尔郊外的橡树岭国家实验室领导。同样,美国也将在五年内获得1.15亿美元,用于开发用于操作、传输和存储信息的拓扑量子材料,并将这些知识转移到私营部门,用于量子计算机和传感器等实际应用。

  物理学和应用物理学教授Amir Yacoby将领导一个研究方向,重点是开发传感量子物质的新方法。Prineha Narang,哈佛大学John a . Paulson工程和应用科学学院(SEAS)计算材料科学助理教授,也是这个研究小组的成员。

  Yacoby和Narang的工作将集中于使用量子传感技术来探索量子材料。量子材料表现出奇异的、令人难以置信的性质,如量子涨落、量子纠缠、量子相干和拓扑行为。这些材料可能成为量子技术的强大平台——如果研究人员能够理解和驾驭它们的基本属性的话。Yacoby和Narang计划利用超导电路和量子激励来寻找在中尺度上探索这些强大材料的新方法。

  纳兰说:“量子科学中心致力于将典型的脆弱量子状态转化为有弹性、可控和可伸缩的量子系统,以实现量子技术的前景。”“这是一个令人难以置信的团队。我非常兴奋,不仅能在未来五年内与橡树岭国家实验室合作,而且能与行业合作伙伴,特别是微软和IBM建立关系,他们将对我们将基础工作转化为技术起到至关重要的作用。”

  量子优势联合设计中心总部位于纽约长岛的布鲁克海文国家实验室,该中心将在五年内获得1.15亿美元,用于开发材料、设备、软件和应用程序,作为下一代量子计算能力的平台。其目标是克服目前处于早期阶段的量子计算机的局限性,推动该领域向前发展,以释放新的能力来应对现实世界的挑战。

  Yacoby是一个研究团队的成员,该团队致力于开发一种多探针扫描系统,用于探测量子材料,特别是超导量子位元。

  Yacoby说:“这些研究中心将允许我们开发新的方法来揭开量子材料隐藏的特性。”“反过来,这些新的材料特性将导致具有前所未有能力的新的量子技术。”

  美国能源部还宣布,美国海洋大学电子工程和应用科学Tarr-Coyne教授、哈佛量子计划联合主任伊芙琳·l·胡(Evelyn L. Hu)将成为国家量子计划咨询委员会(NQIAC)的一员,该委员会将为白宫提供QIS政策方面的咨询。

  胡说:“我非常荣幸能成为NQIAC的一员,能够与杰出的同事们一起帮助指导国家在这一革命性的科学技术领域的政策。”“我希望在国家层面的观点和哈佛大学和波士顿地区令人兴奋的量子活动的财富之间充当信息渠道。”

  除了能源部资助的QIS研究中心,哈佛量子工程师和科学家还参与了其他几个由国家科学基金会资助的新的量子中心和研究所。鲁金,纳,Marko朗čar,林Tiantsai海洋电气工程教授,π在最近宣布工程研究中心的量子网络(CQN),总部在图森亚利桑那大学。CQN的目标是通过开发连接本地和全球规模的量子处理器的关键技术和新的功能构建块,为未来的量子互联网奠定基础。

  Doyle和Susanne Yelin,物理系的驻校教授,将在新成立的NSF量子跃迁挑战研究所担任副院长,该研究所利用相关量子态增强传感和分布。该研究所由科罗拉多大学博尔德分校领导,将设计、建造和使用量子传感技术,用于精密测量的各种应用。

  Lukin说:“这些受资助的中心是在这个快速发展领域加强领先学术团体、国家实验室和工业界之间合作的重要步骤。”“我们哈佛期待扩大和拓宽这些有益于科学、技术和社会的合作。”

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