量子系统加速器将优化广泛的先进的量子位技术，目前可用。伯克利实验室使用精密的稀释冰箱来冷却和操作超导量子处理器电路。(资料来源:雷神斯威夫特/伯克利实验室)
美国能源部(DOE)在五年内向量子系统加速器(QSA)拨款1.15亿美元。量子系统加速器是一个由劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)领导的新研究中心，该中心将开发利用量子信息科学的技术解决方案，使发现造福世界。它还将激励美国的研究界，以确保美国在量子研发方面的领导地位，并加速量子技术从实验室到市场的转移。桑迪亚国家实验室是该中心的主要合作伙伴。
该中心计划在五年内的资金总额为1.15亿美元，其中1500万美元是2020财政年度的资金，每年的资金取决于国会的拨款。该中心是今天宣布的五个新能源量子信息科学(QIS)研究中心之一。
量子系统加速器汇集了来自15个机构的几十位科学家，他们是当今许多量子能力的先驱:劳伦斯伯克利国家实验室,桑迪亚国家实验室,科罗拉多大学博尔德分校,麻省理工学院林肯实验室,加州理工大学,杜克大学,哈佛大学,麻省理工学院,塔夫茨大学,加州大学伯克利分校,马里兰大学新墨西哥大学,南加州大学,但奥斯汀大学和加拿大́de路易斯塔里夫。
伯克利实验室的量子系统加速器主任Irfan Siddiqi说:“建立量子系统的全球竞赛已经开始，量子系统可以促进发现，并使下一代信息技术成为可能，从而极大地改善我们的生活。”“量子系统加速器将把量子纠缠的巨大前景转化为国家的工程资源，打造未来的产业。”
该中心的多学科专业知识和世界一流的研究设施网络，将使该团队能够共同设计所需的解决方案，以建立工作的量子系统，以超越今天的计算机。其目标是提供原型量子系统，优化科学计算的重大进展，基础物理的发现，以及材料和化学的突破。除了对能源部任务至关重要的进一步研究之外，这项基础性工作将为工业合作伙伴提供加速商业技术发展的工具集。
量子系统加速器将加强国家的量子研究生态系统，并通过建立一个国家实验室、工业和大学的网络来解决广泛的技术挑战，帮助确保其在量子研究和开发方面的国际领导地位。该中心将培训使美国保持在量子信息科学前沿所需的劳动力，与科学界分享其进展，并作为有前景研究的中央信息交流中心。
国家实验室已经多次证明，通过组织来自多个领域的伟大科学家团队，它们有能力加快进展。通过量子系统加速器，我们将这一传统带入国家推进量子技术，”伯克利实验室主任Mike Witherell说。
加快量子系统的科学发展
一种半导体芯片离子阱，由桑迪亚国家实验室制造，用于马里兰大学的研究，由镀金电极将单个原子离子量子比特悬浮在蝴蝶结形状的芯片表面上。(资料来源:克里斯·门罗/杜克大学)
量子力学预测，在最小的尺度上，物质可以关联到日常生活中无法自然观察到的程度。可靠地控制这种量子位元或量子位元的相干性，可能会产生执行计算的量子计算机，并解决当今计算机远远无法解决的紧迫科学挑战。量子设备有潜力显著改善机器学习和优化，改变太阳能电池、新材料和药物的设计，探索物理学和宇宙的奥秘，以及许多其他应用。
为了使这一点更接近现实，量子系统加速器将系统地改进目前可用的一系列先进的量子位技术，包括中性原子阵列、捕获离子和超导电路。该中心将设计新的方法来控制这些平台，并提高它们的量子相干性和量子位连通性。此外，QSA的科学家们将开发出最适合这些平台的算法，使用一种协同设计的方法，使新一代的硬件和软件能够解决科学问题。
“QSA将Sandia在量子制造、工程和系统集成方面的专业知识与伯克利实验室在量子理论、设计和开发方面的领先能力结合起来，并将一个团队致力于对新兴的美国量子产业产生有意义的影响，”Sandia国家实验室量子系统加速器副主任Rick Muller说。
“QSA开发的量子处理器将以前所未有的方式探索复杂量子系统的神秘特性，为科学发现开启前所未有的机遇，同时也带来了新的挑战，”加州理工学院理论物理学理查德·p·费曼教授、QSA科学协调者约翰·普莱斯基尔(John Preskill)说。
催化量子研究生态系统和劳动力
QSA中心将加强国家的量子研究生态系统，并帮助培训必要的劳动力，使国家保持在量子信息科学的前沿。(资料来源:Peter DaSilva/伯克利实验室)
除了核心团队之外，量子系统加速器还将与学术界、政府实验室、国际研究项目和包括大公司和初创企业在内的行业的30多个合作伙伴进行合作。这些合作关系将使QSA能够确定需要什么来加速量子研发，并开发技术路线图，引导有前景的技术从实验室到工厂。
为了培养量子科学家、工程师和技术人员的未来劳动力，该中心将与加州和其他州、社区大学、劳动力委员会和工业界合作，为教育工作者建立课程，并为对量子科学感兴趣的人创造学徒机会，包括妇女和代表人数不足的少数族裔。该中心将开发一个QSA门户网站，一个“一站式量子商店”，为渴望为量子研究的未来做出贡献的学生和专业人士汇集资源。
it’迫切需要通过加强行业和教育机构之间的联系，通过让学生接触行业实习和其他经验，来建立一支具备量子能力的劳动力队伍。量子经济发展联盟(QED-C)很高兴与QSA合作实现这些目标，”QED-C副主任、QSA外部顾问委员会成员西莉亚·默兹巴赫尔说。
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劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)成立于1931年，该实验室的科学家们相信，最大的科学挑战是由团队来解决的，他们已经获得了13项诺贝尔奖。今天，伯克利实验室的研究人员开发了可持续能源和环境解决方案，创造了有用的新材料，推进了计算的前沿，探索生命、物质和宇宙的奥秘。来自世界各地的科学家依靠该实验室的设施进行自己的科学发现。伯克利实验室是一个多项目国家实验室，由加州大学为美国能源部科学办公室管理。
能源部的科学办公室是美国物理科学基础研究的最大支持者，正在努力解决我们这个时代的一些最紧迫的挑战。更多信息，请访问energy.gov/science。
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