美国如何赢得量子计算竞赛 - 高性能计算新闻分析

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信用：原子计算

作者：Atom Computing 首席执行官 Rob Hays 和 Atom Computing 高级研究项目总监 Kristen Pudenz

量子计算将定义 21 世纪。这是计算性能的千载难逢的范式转变，可以解决现在被认为棘手的问题。借助量子，我们期望实施新型物理世界模拟、生命科学研究、机器学习和流程优化，以更有效地利用资源、加强国家安全并设计新药和医疗方法。

美国在计算技术方面长期处于世界领先地位，在量子计算方面已经拥有巨大的资产和人才。然而，量子技术还处于早期阶段，长期的全球领导地位还远未确定。所有领先的工业国家都已宣布将量子计算作为战略重点，并为其投入大量资源。根据一个世界经济论坛报告，到 30 年，对量子计算的公共投资将达到 2022 亿美元，其中中国处于领先地位。

今天，美国已经超过100家量子创业公司, 世界上最高的百分比采用量子计算的组织，并大多数与量子相关的专利申请. 如果没有美国政府的支持和领导，这个充满活力的量子生态系统是不可能实现的，美国政府在研发和劳动力发展项目上投入了数十亿美元。 2018年通过的《国家量子倡议法》（NQI）成功催化了美国量子产业和产学研协同。

在接下来的五年左右，量子计算有望退出所谓的嘈杂中等规模量子 (NISQ) 原型时代，进入商业容错时代——届时系统将足够稳健，能够持续运行并提供准确的结果，在广泛的工业和政府用例中释放巨大价值。在这个关键的转型时期，我们不断发展的量子产业需要美国政府的持续大力支持以及与私人投资的合作，以在这个新兴市场保持先发优势。

以下是美国如何保持其在量子计算领域的领导地位：

增加公共资金。根据麦肯锡公司中国承诺投入 15.3 亿美元公共资金用于量子计算，是美国的八倍，是欧盟政府的两倍多。中国已经表示，他们不能像在半导体领域那样失去下一代计算的领导地位并落后。鉴于这些利害关系，我们需要美国政府采取大胆行动，以初级研究、对私人合作伙伴的研究资助、构建和购买用于应用研究的量子计算平台以及部署战略资本的形式来弥补投资缺口，以资助长期、深入的研究- 技术开发周期。

跨量子计算模式的多元化投资. 自 NQI 于五年前成立以来，中性原子和光子学等新一波技术已经走在了该领域的前沿，并具有更快扩展的潜力。这些模式不受当前 NQI 资金的支持，因为它们在分配资金时尚未建立。公共资金和支持，包括更新的 NQI，应该分布在更广泛的量子计算模式中，以支持新技术的发展并增加我们保持全球领导地位的机会。我们已经看到个别政府机构对更新模式的投资，例如 DARPA 通过其 Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC) 计划. 这些计划对于新兴模式至关重要。

政府作为合作伙伴和客户。 至关重要的是，美国政府必须成为量子计算系统和/或服务的早期采用者和客户，并通过激励机构和研究人员探索和采用量子计算来帮助建立用户群。购买量子计算时间或系统将使资金的效果成倍增加。收入和美国政府的批准印章吸引了对量子计算公司的进一步风险投资，并反馈到研究生态系统中，进一步推动了该技术在应用程序开发和作为生态系统方面的发展。我们看到美国能源部、国家科学基金会等机构和其他机构在这一领域加大力度，发出更多与量子相关的资金呼吁，或将量子技术纳入更广泛的资金机会。

确保博士人才留在美国。 经验丰富的博士级量子物理学家很少见，但对于推动量子计算行业向前发展至关重要。这些博士中的许多人目前正在美国的大学和公司接受培训，但尽管他们的才能和技能有益于我们的国家和经济安全，但他们仍在努力应对签证和移民方面的挑战。需要有利的美国出口管制和移民政策来留住稀缺人才。这些专家推动了美国的创新，他们的签证身份不应受到威胁。

创业产业在政策上的话语权。 量子计算的大部分商业创新都来自初创公司。与领先初创企业的代表接触将有助于制定更好的政策。应邀请初创公司创始人在咨询委员会中占有一席之地，例如国家量子倡议咨询委员会, 成立是为了向总统和 NSTC 小组委员会以及领先的学术研究人员和政府政策制定者提供有关 NQI 的建议

在全国的区域技术生态系统中优先考虑量子计算。 需要劳动力发展、创造就业机会和跨组织合作，才能在美国建立可持续发展的量子计算产业，超越我们的全球竞争对手。由位于同一地点的大学、研究实验室和公司组成的区域生态系统是促进创新良性循环的行之有效的战略。这些量子创新社区已经在美国出现，但需要各级政府持续提供资金和支持才能在全球经济中竞争。

Atom Computing 构建了具有高度可扩展性的基于门的量子计算机，其具有光学捕获的中性原子的原子阵列，使研究人员和公司能够实现前所未有的突破。

1来源：全球量子智能有限责任公司。 2023。