美国国家科学基金会投资2.9亿美元支持八大研究机构推动量子科学发展

# 美国国家科学基金会2.9亿美元投资八大研究所 推动量子科学发展 来源：https://www.nsf.gov/news/eight-nsf-research-institutes-propel-us-quantum-science-290m 理解并运用自然界的量子特性，是八大研究所共同追求的宏伟目标。美国国家科学基金会（NSF）将为此提供超过2.9亿美元的资助。这笔投资是对NSF量子飞跃挑战研究所计划的扩展，该计划由NSF于2020年创立，旨在落实2018年《国家量子倡议法案》（https://www.congress.gov/bill/115th-congress/house-bill/6227/text）。 八大研究所中，三个为新成立机构，另外五个则是在此前NSF资助基础上设立，将获得新一轮资金以延续其研究工作。每个研究所将在五年内获得约2800万至3700万美元资助，均由量子信息科学领域的研究人员领导。 自2020年以来，这些研究所在多个领域取得重大科学突破，从探索量子计算新方法到研发未来或能实现疾病早期检测的量子传感器。这些研究所也已成为连接科学家、联邦科研机构、量子技术企业与教育组织的高效协作平台。 NSF代理主任布莱恩·斯通表示：“四十多年来，NSF一直致力于为当前现代量子计算、传感和通信技术提供基础研究和探索的基石。现在是时候通过集中攻关，利用这些知识基础推动我们取得更长远进步，造福全体美国人民。NSF量子飞跃挑战研究所是我们认知所处量子世界的下一步关键举措。” 利用纠缠、叠加等自然现象的量子技术，在理论上具备远超当前常用经典技术的潜力。正如电子计算器能胜过算盘，功能性量子计算机理论上可在特定任务上超越所有超级计算机。同样，新型量子传感器能精确测量当前技术难以察觉甚至无法检测的细微属性。NSF量子跨越挑战研究所致力于解决量子设备实现上述性能所需的诸多基础科学与技术挑战。 每个研究所都是跨越学术界、政府和私营部门的广泛协作平台。通过这八个研究所，NSF的资助将支持19个州36所高等教育机构的研究人员。其联邦合作伙伴包括美国能源部多个国家实验室、美国国防部及国家标准与技术研究院。超过30家美国企业正与研究所合作，助力并加速基础科研成果向可工业化生产的产品和技术转化。 NSF同时资助研究所的教育培训项目，以助力培养美国未来的科研力量。这些研究所将在未来五年内共同培养数百名研究生、本科生及青年研究人员。通过与社区学院、数十所大学、高中及社区科学组织的合作与活动开展培训，其教育活动涵盖实习与暑期学校、K-12教师项目以及与量子信息研究顶尖专家的独特导师机会。 ### NSF量子飞跃挑战研究所包括： **容错量子系统、架构与应用研究所（NSF FTQSAA）** (https://www.nsf.gov/awardsearch/show-award/?AWD_ID=2553619) 该研究所将探索提升量子技术鲁棒性的新方法，以克服量子信息固有的脆弱性。研究范围包括新软硬件实验，以及可用于增强量子传感器和计算机可靠性的新材料研发。 **混合量子架构与网络研究所（NSF HQAN）** (https://www.nsf.gov/awardsearch/show-award/?AWD_ID=2553578) 该研究所将攻关模块化互联量子计算机所需的科学与工程技术。不同于采用特定量子比特技术的单一量子计算机，其模块化方法将整合不同类型的量子比特技术，每种技术针对特定任务优化以实现性能提升。NSF于2020年首次资助该研究所 (https://hqan.illinois.edu/)。 **可制造高韧性超导量子信息系统研究所（NSF MARQUIS）** (https://www.nsf.gov/awardsearch/show-award/?AWD_ID=2553633) 该研究所将运用材料科学、半导体制造技术等多学科知识，研发性能更优的约瑟夫森结。此类结点是量子计算机及其他超导量子比特技术的核心电子元件。 **实用量子纠错物理与工程研究所（NSF PRACTIQAL）** (https://www.nsf.gov/awardsearch/show-award/?AWD_ID=2552449) 该研究所将开发更高效的新方法，以纠正量子计算系统中常见的错误，从而全面增强量子计算机的实用性和可扩展性。研究涵盖硬件、算法及其他软件的实验，以及面向未来大规模量子计算机的理论方法。 **量子计算研究所（NSF CIQC）** (https://www.nsf.gov/awardsearch/show-award/?AWD_ID=2553595) 该研究所将发现并验证新型量子算法与硬件架构，并利用这些成果进一步探索能增强量子计算能力的新材料与新方法。研究范围涵盖中性原子、囚禁离子和固态系统等多种量子计算技术。NSF于2020年首次资助该研究所 (https://ciqc.berkeley.edu/)。 **生物物理与生物工程量子传感研究所（NSF QuBBE）** (https://www.nsf.gov/awardsearch/show-award/?AWD_ID=2553576) 该研究所将利用纠缠等自然界的量子特性，开发能以前所未有的灵敏度和精度探测生物过程的传感器。研究包括量子纳米探针开发、活细胞内部特性测量技术，以及这些技术如何提升生物学与医学能力。NSF于2021年首次资助该研究所 (https://qubbe.uchicago.edu/)。 **纠缠科学与工程量子系统研究所（NSF Q-SEnSE）** (https://www.nsf.gov/awardsearch/show-award/?AWD_ID=2552714) 该研究所将聚焦基础科学与技术开发，通过实验与理论研究实现新型精密传感与测量能力。研究内容包括量子模拟、固态系统、分子传感器、超高精度原子钟等创新方向。NSF于2020年首次资助该研究所 (https://www.colorado.edu/research/qsense/)。 **强健量子模拟研究所（NSF RQS）** (https://www.nsf.gov/awardsearch/show-award/?AWD_ID=2553574) 该研究所致力于开发适用于复杂现象科学探索、大规模量子技术产业生产或兼而有之的量子模拟应用。研究涉及新算法、系统架构、材料科学等多个领域。NSF于2021年首次资助该研究所 (https://rqs.umd.edu/)。