美國政府希望在 2028 年擁有一台有用的量子計算機

美國政府希望在短短兩年內擁有一台足以促進科學突破的量子電腦。它將利用它來加速對農業和製造業有用的新材料、藥品和分子的研究和開發。

量子電腦曾經是理論物理學家的夢想，現在無疑已成為現實，但它們尚未證明其明確的有用性或具有廣泛的商業價值。它們的運算能力取決於它們的大小（它們包含多少個稱為量子位元的組件）以及它們的可靠性。現有設備仍然太小並且太容易出錯。

美國能源部的量子創世計畫的目標是 2028 年，屆時這種情況將會改變。該倡議宣布了一項競賽，並計劃建造一台國家量子超級電腦。這是更大的創世紀任務的一部分，該任務也為研究人員提供了資金。

到 2028 年，能源部希望量子電腦足夠強大，能夠開始為解決化學、材料科學、等離子體物理和高能物理領域的開放問題做出貢獻。 「我絕對相信基礎設施已經存在……我們不需要重大突破，」能源部科學副部長達裡奧吉爾說。

吉爾說，他的信心是基於量子計算的最新進展，從單一量子位元的建構程度到他所說的量子電腦用於檢測和糾正自身錯誤的演算法的顯著進步。此外，他認為人工智慧的使用將為實現2028年里程碑發揮作用，例如幫助研究人員優化量子電腦的控制。

「2028 年是一個雄心勃勃的目標，但並非不可能，」量子計算公司 Alice & Bob 的 Juliette Peyronnet 表示。量子產業聯盟的 Paul Steamers 表示，多家量子計算公司先前已宣布計劃在 2028 年或此後幾年內創建一台具有科學用途且防錯的量子電腦。

在能源部宣布這一消息之前，唐納德·川普總統簽署了兩項與量子技術相關的行政命令，以及美國商務部向多家量子計算公司投資 20 億美元。

行政命令中提到的一些量子技術，例如量子感測器，已經達到了商業可行性，因此很明顯，它們很快就會得到更廣泛的部署，例如透過與 NASA 合作在太空中部署。量子運算受到更多關注，部分原因是量子電腦有潛力成為強大的加密破解機器，但到 2028 年它們也可能面臨相對更大的挑戰。

吉爾承認，從現有設備轉移到量子電腦（其規模必須大數百或數千倍）將需要大量的學習曲線。 「現實情況是要應對從（建造）設備到晶片再到系統的複雜性（不斷增加），」他說。史蒂默斯說，供應鏈也可能有問題，由於新量子設備所需的許多組件非常奇特，供應鏈仍然脆弱。

尋求支持和加速量子技術發展的不僅是美國。例如，作為 ProQure 計劃的一部分，英國的目標是在 2030 年後獲得大型量子電腦。量子運算也是與人工智慧一起成為中國下一個五年國家發展戰略核心的兩項技術之一。值得注意的是，2028 年的目標是三個目標中最短的時間框架。 「這很有侵略性，」吉爾說。