美联社解释：美国推动“量子计算”

纽约州纽约市（美联社） – 美国科技公司为建造新一代功能强大的“量子计算机”而进行的竞赛可能会获得国会13亿美元的推动，部分原因是立法者担心来自中国的竞争加剧。

美国众议院9月早些时候通过的立法将制定一项为期10年的联邦计划，以加速深奥技术的研究和开发。随着法案进入参议院，它也得到了两党的支持，白宫周一举行量子峰会表明了对这项努力的热情。

科学家希望政府支持将有助于吸引更广泛的工程师和企业家到他们新生的领域。我们的目标不仅仅是那些开发出第一颗原子弹的曼哈顿项目物理学家，更像是在个人电脑，互联网和智能手机应用程序周围建立繁荣产业的修补工和程序员。

什么是量子计算机？

描述量子计算机的内部工作并不容易，即使对于顶尖学者也是如此。这是因为机器以基本粒子的尺度处理信息，例如电子和光子，其中适用不同的物理定律。

“它永远不会直观，”麻省理工学院机械工程教授塞思劳埃德说。 “在这个微观层面，事情很奇怪。一个电子可以同时在两个地方同时出现。“

常规计算机将信息作为比特流处理，每个比特流可以是计算的二进制语言中的零或一。但量子位（称为量子位）可以同时注册零和一。

它能做什么？

理论上，量子比特的特殊性质允许量子计算机以比当前超级计算机高得多的速度执行计算。这使它们成为理解化学，材料科学或粒子物理领域正在发生的事情的好工具。

这种速度有助于发现新药，优化金融投资组合，寻找更好的运输路线或供应链。它还可以通过加速计算机在大量图像和其他数据中找到模式的能力来推进另一个快速增长的领域 – 人工智能。

令情报机构最担心的是该技术的潜力 – 以及美国兴趣日益提高的一个原因 – 是量子计算机能在几十年内发挥足够强大的作用，打破当今最佳密码学的代码。

然而，今天早期的量子计算机在这方面的表现很差。

你在哪里可以找到一个？

虽然量子计算机并不是真正存在的有用形式，但你可以在纽约市以北40英里的无窗实验室中找到一些响亮的原型。

在IBM的Thomas J. Watson研究中心，由超导材料制成的Qubits位于比外太空冰箱更冷的位置。从其中一台机器上取下圆柱形外壳，内部看起来就像悬挂金线的枝形吊灯 – 所有这些都是为了保持20个脆弱的量子比特处于孤立的量子状态。

“你需要保持它非常冷，以确保量子位只能与你编程的方式相互纠缠，而不是与宇宙的其他部分纠缠在一起，”IBM量子计算副总裁斯科特克劳德说。

IBM正在与谷歌以及像加州伯克利的Rigetti Computing公司这样的创业公司竞争，以便在他们的芯片上获得更多的量子比特。微软，英特尔和越来越多的风险投资支持初创公司也在进行大笔投资。中国企业百度，阿里巴巴和腾讯也与中国政府关系密切。

但量子比特是不稳定的，早期的商业主张掩盖了控制它们的持续斗争，无论是用微波信号轰炸它们 – 如IBM和谷歌那样 – 还是激光器。

马里兰大学物理学家克里斯·门罗说：“它只有在你隔离它并且不看它的情况下才有效。” “这是一项重大的工程挑战。”

为什么量子计算需要联邦支持？

周一，门罗是来自学术界和工业界的量子领袖之一，他们周一在华盛顿与白宫科学办公室的官员聚会。一些联邦机构，包括国防和能源部门，已经进行了长期的量子研究工作，但倡导者正在推动这些机构之间的更多协调以及与私营部门的更多合作。

“这个领域的技术来自于我们教授在大学习惯的一些非常奇怪的东西，”Monroe说，他也是量子启动器IonQ的创始人，它将单个原子漂浮在真空室中并指向激光器来控制他们。但他表示，由于技术挑战和长期等待商业回报，企业投资可能存在风险。

哈佛大学计算材料科学助理教授Prineha Narang说：“所需的基础设施，硬件，人员，对于任何人来说都太昂贵了。”

通过在基本发现和培训方面投入更多资金 – 正如众议院通过的国家量子倡议法案所做的那样 – 纳朗表示，美国可以扩大建造量子计算机的科学家和工程师的行列，然后为他们寻找商业应用。

什么是国际影响？

潜在的经济效益赢得了两党对该倡议的支持，该倡议在头五年估计耗资约13亿美元。同样在国会山采取行动的观点是，如果美国不采取统一战略，有朝一日可能会被其他国家所取代。

众议院科学，空间和技术委员会主席，德克萨斯州共和党众议员拉马尔史密斯说：“中国公开宣布了在未来十年内实现超越美国的全国目标。”他敦促众议院同事支持该法案。 “保护美国在科学界的统治地位。”

史密斯说，他预计参议院将在今年年底之前通过一项配套法案。