美国DOE拟资助化学与材料领域的量子信息科学研究

  

      116日,美国能源部(DOE)宣布,将提供4500万美元用于化学和材料科学的新研究[1],以推进重要的新兴领域——量子信息科学,为下一代计算与信息处理,以及传感和相关应用领域的一系列其他创新技术奠定基础。项目研究预计为期3年,将由通过同行评议遴选出的国家实验室、大学和非营利组织领衔负责。该研究关注两大方向。

  1)化学和材料科学研究,旨在设计和发现与量子信息科学发展相关的创新系统及材料。研究领域包括:利用量子计算机、量子模拟器或退火装置来理解与非平衡化学和材料系统的量子动力学控制相关的现象;揭示强关联电子系统的物理和化学;将量子硬件嵌入经典架构中;弥合经典计算与量子计算鸿沟等。这部分将侧重于基础研究,主要包括基础能源科学领域的优先问题,如超导体和复杂磁性材料等量子材料,其具有通过经典计算难以获得的新型有序相;深化对量子计算的认识,极大改进量子传感器和用于量子信息技术的材料;使用量子计算机研究量子化学动力学,其应用包括催化和人工光合作用等。

  2利用量子计算解决化学和材料科学研究中的问题。研究领域包括:合成用于开发量子相干系统的材料和分子组装;研究针对量子信息功能的原位表征和实时机器学习;了解自然和人工系统中量子现象的机理,包括创建和控制相干现象,以便更好地理解纠缠、增强相干寿命以及其他与量子信息科学相关的量子现象;高保真度转换不同物理系统(光、电荷、自旋)之间的量子相干态等。基于量子计算的量子系统的基础研究也是重要研究内容。同时还注重与量子传感、检测和控制能力等相关的应用研究,用于精准的时间、空间和现场测量,包括探究材料特性和化学过程。                                       (万勇)

 

  


 

[1] Department of Energy to Provide $45 Million for Chemical and Materials Research in Quantum Information Science. https://www.energy.gov/articles/department-energy-provide-45-million-chemical-and-materials-research-quantum-information

原文始发于:美国DOE拟资助化学与材料领域的量子信息科学研究

 

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