量子技術(shù)(特別是模擬器和計(jì)算機(jī))具有革新21世紀(jì)的潛力。

但是，在量子計(jì)算能夠超越現(xiàn)有工具來(lái)處理信息并實(shí)現(xiàn)其承諾之前，該領(lǐng)域仍需要取得重大進(jìn)展。

由哥倫比亞大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的多學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⒘孔蛹夹g(shù)從實(shí)驗(yàn)室?guī)У浆F(xiàn)實(shí)應(yīng)用中。

該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)獲得了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)融合加速器獎(jiǎng)的一百萬(wàn)美元，用于建造量子模擬器，該設(shè)備可以解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上難以模擬的問(wèn)題。該項(xiàng)目包括來(lái)自學(xué)術(shù)界，國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和行業(yè)的物理學(xué)家，工程師，計(jì)算機(jī)科學(xué)家，數(shù)學(xué)家和教育家。

哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)助理教授，該項(xiàng)目的首席研究員塞巴斯蒂安·威爾說(shuō)：“這筆資金將使我們能夠開發(fā)一種量子模擬器的概念，以幫助解決現(xiàn)實(shí)世界中的挑戰(zhàn)。” “為此，我們召集了一個(gè)多元化的團(tuán)隊(duì)，其中包括原子物理學(xué)，光子學(xué)，電子學(xué)和軟件方面的專家，以及該平臺(tái)的未來(lái)用戶。”

美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(National Science Foundation)于2019年啟動(dòng)了融合加速器計(jì)劃，這是NSF和聯(lián)邦政府獨(dú)有的新結(jié)構(gòu)，以幫助迅速將符合NSF的“大創(chuàng)意”的研究和發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)踐。在2020年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)繼續(xù)投資于兩個(gè)具有國(guó)家重要性的變革性研究領(lǐng)域：量子技術(shù)和人工智能。

哥倫比亞是全國(guó)11個(gè)獲得量子技術(shù)第一階段融合加速器獎(jiǎng)的機(jī)構(gòu)之一。這些獎(jiǎng)項(xiàng)支持2018年通過(guò)的《國(guó)家量子計(jì)劃法案》，以加速量子科學(xué)和信息技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展。美國(guó)國(guó)會(huì)已經(jīng)批準(zhǔn)了高達(dá)12億美元的量子信息科學(xué)研究資金，其中包括計(jì)算機(jī)。

建立具有解決許多不同行業(yè)和應(yīng)用中看似棘手的問(wèn)題的潛力的量子計(jì)算機(jī)的希望，在于以越來(lái)越高的精度控制微觀量子系統(tǒng)，以使其能夠用于計(jì)算任務(wù)。

有了這項(xiàng)贈(zèng)款，哥倫比亞團(tuán)隊(duì)將開發(fā)硬件和軟件概念，以基于原子的有序陣列構(gòu)建通用的量子模擬器。該小組將量子信息存儲(chǔ)在單個(gè)原子中，并對(duì)它們進(jìn)行編程以執(zhí)行量子模擬。除了開發(fā)該設(shè)備外，計(jì)劃還包括通過(guò)云計(jì)算使廣大用戶可以訪問(wèn)該設(shè)備。

在接下來(lái)的9個(gè)月中，2020年群組Convergence Accelerator團(tuán)隊(duì)將努力發(fā)展其最初的概念，確定新的團(tuán)隊(duì)成員，并參加有關(guān)設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)科學(xué)，球場(chǎng)準(zhǔn)備和演講指導(dǎo)的課程。在開發(fā)出原型之后，這些團(tuán)隊(duì)將參加一次競(jìng)賽和提案評(píng)估。入選第二階段的團(tuán)隊(duì)將有資格獲得額外的資金：在24個(gè)月內(nèi)最多可??獲得500萬(wàn)美元。

到第二階段結(jié)束時(shí)，預(yù)計(jì)團(tuán)隊(duì)將提供影響大規(guī)模社會(huì)需求的解決方案。

NSF融合加速器計(jì)劃負(fù)責(zé)人道格拉斯·莫恩(Douglas Maughan)說(shuō)：“量子技術(shù)和AI驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)以及模型共享主題是根據(jù)社區(qū)的意見(jiàn)選擇的，并確定了聯(lián)邦研究與開發(fā)的優(yōu)先事項(xiàng)。” “這是該計(jì)劃的第二個(gè)隊(duì)列，我們??為這些團(tuán)隊(duì)使用融合研究和以創(chuàng)新為中心的基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)加速具有積極社會(huì)影響力的解決方案而感到興奮。”

模擬器項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)包括來(lái)自哥倫比亞大學(xué)的合作者，首席研究人員塞巴斯蒂安·威爾，共同主要研究人員Alex Gaeta和Yu Nanfang等。布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，共同研究員Layla Hormozi和Gabriella Carini等人;紐約城市大學(xué);熨斗研究所;以及來(lái)自Atom Computing，QuEra，IBM和Bloomberg的行業(yè)合作伙伴。