DOE 在 SCAC 小组委员会主导的全行业努力下发布国家量子计算路线图

编者按：以下文章最初由美国能源部科学办公室发表。费米实验室在制定 SCAC 量子委员会报告中发挥了关键的领导作用。费米实验室首席技术官兼技术委员会副主任 Anna Grassellino 担任量子小组委员会主席，芝加哥大学普利兹克分子工程学院教授 Supratik Guha 担任副主席。他们与小组委员会一起领导了广泛的利益相关者参与过程，汲取了来自国家实验室、学术界、工业界和联邦机构的观点，并参考了来自美国量子生态系统数百名贡献者的意见。

该报告制定了一份科学优先、里程碑驱动的路线图，旨在展示量子计算的科学实用性，同时致力于将量子系统与能源部实验室的研究基础设施、高性能计算和人工智能相结合。

费米实验室感谢 SCAC 量子小组委员会成员以及贡献了时间、想法和专业知识的众多量子研究人员和利益相关者。以此报告为基础，费米实验室期待与全国量子生态系统的合作伙伴共同努力，迈向集成的量子未来和科学发现的新时代。

每一次重大的技术变革都预示着将重新定义发现的边界。量子计算正迅速从基础实验室研究阶段过渡到具有科学革命性的能力。随着这项技术飞速发展，我们需要一条清晰、明确的成功路径。这就是为什么我交给科学办公室咨询委员会 (SCAC) 量子小组委员会一项雄心勃勃的任务：制定一份以里程碑为驱动的路线图，旨在到 2028 年展示一台具有科学相关性、经过纠错的量子计算机，并阐明建立专门的量子计算用户设施的长期愿景。

今天，我很自豪地分享他们最新发布的报告，“SCAC 量子委员会报告：通往集成量子未来之路”。 它证实了我们科学界许多人的感受：我们已经达到了一个历史性的转折点。

我们现在的使命是确保美国引领下一个发现时代。

超越硬件指标，迈向科学实用性

多年来，关于量子的讨论一直由以硬件为中心的里程碑主导。虽然这些指标至关重要，但 SCAC 报告提出了一个关键的思维转变：成功必须以科学实用性来衡量。

我们的目标不仅仅是建造最大的量子计算机；而是要解决那些在其他情况下完全无法解决的问题。我们谈论的是为药物发现预测精确的分子特性、为制造业设计变革性催化剂、模拟聚变相关材料，以及为早期宇宙的基础物理学建模。

报告强调，能源部在领导这一转型方面具有独特的优势。通过利用我们世界级的国家实验室、高性能计算 (HPC) 中心、测试平台和现有的科学用户设施，我们可以将量子处理器直接集成到混合的经典-量子工作流中，从而加速现实世界的发现。

通向 2028 年及以后的阶段性路径

为了实现科学实用的量子计算机，SCAC 建议了一个高度战略性的三阶段框架，与我们的国家 Quantum Genesis Initiative 保持一致：

1. 第一阶段：量子大挑战 (2026–2028)： 我们将建立多学科、竞争性的挑战，将国家实验室、大学和工业界结合起来。这些挑战将推动硬件、算法和软件的共同设计，以在 2028 年前实现具体的、里程碑驱动的科学目标。
2. 第二阶段：能源部量子计算用户设施 (QCUF)： 利用大挑战的经验教训，我们将规划并建立一个世界领先的用户设施。这将不是一个商业的“黑匣子”云服务。相反，它将是一个开放、协作的科学仪器，研究人员可以与技术供应商一起共同开发硬件架构、控制系统和软件栈。
3. 第三阶段：集成的量子未来 (2030+)： 最终，量子计算不会孤立存在。我们设想这样一个未来，量子协处理器、模拟器和传感器将无缝编织到更广泛的能源部科学事业中——增强我们的领先级人工智能和高性能计算网络。