DOE 详解……量子计算

量子计算机是由量子比特（或称“qubits”）组成的计算机，其作用类似于当今数字计算机中的比特。量子力学定律允许量子比特编码比比特呈指数级增加的信息。通过操纵存储在这些量子比特中的信息，科学家可以快速产生针对困难问题的高质量解决方案。这意味着量子计算可能会彻底改变我们解决即使是最大的超级计算机也难以处理的问题的能力。科学家已经在包括数据库搜索在内的多个应用中证明了这些量子加速。寻找其他应用的竞赛现在已经开启。

研究人员预计量子计算机将特别擅长计算本质上属于量子力学的物理系统的属性。这些应用包括用作化学催化剂的分子，尽管它们尺寸很大，但仍受量子力学支配。它们还包括聚集在原子原子核内部的夸克和胶子。量子计算机可能还特别擅长解决优化问题，这类问题涉及从大量的选项中选择最佳方案。当今可用的量子计算机是小型、含噪声的原型机，但该领域正在迅速发展。随着我们超越尖端的 Exascale 计算机，量子计算机可能很快就会成为计算版图中的关键部分。

DOE Office of Science：对量子计算的贡献

对量子计算研究的支持起源于 2017 年的 Advanced Scientific Computing Research 项目，并迅速扩展到整个 Office of Science。目前的研究组合包括在核物理和粒子物理、等离子体科学、化学和材料领域的应用。它还包括改进量子计算机的基础组件，开发复杂的控制技术以充分利用任何量子比特组，以及最终使量子计算机更易于使用的计算机科学研究。

量子计算事实

• 量子计算机利用量子力学定律，执行某些计算的速度比当今的超级计算机快指数级。
• DOE 的 Office of Science 支持两个量子计算试验台，以推进量子计算硬件的最新技术。
• 量子计算的应用终有一天会对科学和工业产生深远影响。
• 在 DOE 的 ASCR Discovery 网站上了解更多关于量子计算和计算领域其他进展的信息。

资源和相关术语

科学术语可能令人困惑。DOE Explains 提供了对基础科学中关键词汇和概念的直白解释。它还描述了这些概念如何应用于 Department of Energy’s Office of Science 在帮助美国在整个科学领域的研究中脱颖而出时所开展的工作。