美国能源部耗资2亿资助竞赛力图在2028年前建成量子计算机
本报讯 据《科学》报道，美国能源部（DOE）近日宣布，将资助一项耗资2.15亿美元的竞赛，各参赛团队的目标是在2028年前研发出一台具有科学实用价值、具备错误校正功能的量子计算机。DOE预计支持3到10支团队，而要获得全额资金支持，各团队必须在研发过程中达到一系列“里程碑”式性能目标。
“这项竞赛体现了我们数十年来对基础科学研究的支持与投入。”DOE科学副部长Darío Gil在新闻发布会上表示，“投资会催生令人惊叹的技术和能力，现在我们正处在这样的时刻。”
量子计算机将利用量子力学的独特规律，破解某些传统超级计算机无法处理的计算难题，例如破解特定加密方案以及解析分子结构。它将问题多种可能的解编码为不同的量子波，这些量子波同时在所谓的“量子比特”中波动。量子比特是传统计算机中微观开关（即比特）的量子对应物。
研究人员已利用悬浮在激光光束中的单个原子、微芯片上捕获的离子、由超导金属制成的微型谐振电路以及其他技术构建量子比特。当这些量子比特的状态被精确设定时，代表错误解的波会相互抵消，而代表正确解的波则会凸显出来。
然而，量子比特的状态十分脆弱，容易受环境干扰。为此，研究人员将单个“逻辑”量子比特的状态分散到多个物理量子比特上，从而使该逻辑量子比特能够更长时间地保持其状态。如果这种纠错机制能将逻辑量子比特的错误降至可忽略的程度，那么量子计算机就具备了容错能力。
美国联邦机构和私营企业已投入数十亿美元用于量子计算，并已研制出包含数百个量子比特的机器。不过，Gil表示，技术进步足以研发更大规模、功能更强的设备。DOE想建造一台具备100到200个逻辑量子比特的容错机器，这可能需要数千个物理量子比特。Gil承认，到2028年建成这样一台前所未有的机器将面临巨大挑战。
DOE科学办公室高级科研计算研究主管Tanner Crowder表示，每个获奖团队都必须说明如何验证其机器的量子性能，展示原型机，并实现可扩展的、具有科学实用价值的计算。“我们的目标不是拥有一堆无法完成实际任务的量子比特。”Crowder说，“我们希望看到这些量子计算机真正完成有意义的科学计算。”
DOE将发布一则资助公告，希望在12月前选出相关团队。（李木子）