内容来源：量子前哨（ID：Qforepost）
编辑丨慕一 编译/排版丨琳梦 卉可
深度好文：1800字丨15分钟阅读
美国橡树岭国家实验室的Nagi Rao讲解实验室在丹佛2023年超级计算大会（SC23）部署的用于量子网络的“暗光纤”测试台。（图片来源：网络）
近期，美国橡树岭国家实验室举办了一场旨在推广其量子路线图的宣传活动。活动现场，相关负责人讲述了将如何最优整合实验室的世界一流量子设施与专业知识，以顺利完成能源部的任务。
该路线图体现了一种战略思想，通过利用实验室20多年的量子研发经验、30多名全职量子专业人才以及量子科学中心资源，可以充分发挥量子信息科学（QIS）的潜力。
从研究比当今前沿系统更高效的超级计算机，到研制能探测难以捉摸的暗物质的传感器，再到打造更为安全的能源电网，未来创新的关键或许在于如何充分利用量子力学的特性。
美国橡树岭国家实验室在量子信息科学（QIS）领域的突破，及其前瞻性的战略布局已获得三项资金激励，这将有利于巩固该实验室在量子计算机与网络技术研发方面的领先地位。
其中一项新的研究工作是在美国橡树岭国家实验室与马萨诸塞大学阿默斯特分校、亚利桑那大学、得克萨斯大学奥斯汀分校和亚利桑那州立大学之间合作开展的。他们协同开发一种性能集成且可扩展的量子网络架构和协议。
随着科学研发挑战的日益增长，可扩展量子网络可以增强现有网络的容量和安全性，并允许更快速地处理大量的传统数据和量子数据。
该研究立足于美国能源部高级科学计算研究项目（ASCR）资助的多项研究成果之上，并得益于美国橡树岭国家实验室最新部署的最长（超过300公里）“暗光纤”测试台的内部试验。
该测试台具备支持400KM bit/s的传统数据传输速度以及实验室内部专用通道的特性。
该项目名为集成量子可扩展网络（PiQSci），计划在三年内获得600万美元（约合人民币4309万元）的资金支持。
美国橡树岭国家实验室研究员Nageswara Rao致力于高性能网络和多传感器融合领域的研究。在高性能计算领域，Rao已经建立了研究团队，并获得了美国国家科学基金会、美国国防高级研究计划局、海军研究办公室和美国能源部的资金资助。（图片来源：网络）
项目负责人、美国橡树岭国家实验室研究员Nageswara Rao表示：“该项目团队具备设计和构建量子网络所需的理论及实验方面的多学科专业知识，我们也提供了支持网络构建的具有强大量子常规性能的测试台。”
最近的另一项研究旨在利用美国橡树岭国家实验室在量子信息科学和电网领域的专业优势，以实现一个或多个具备量子计算能力的电网测试设施。量子电网不仅有望提升安全性，还能更高效地实现功率路由的动态调整。
量子网格研究、集成和部署（GRID-Q）项目将帮助研究人识别并深入探究电网中量子计算、通信和传感的具体应用场景。
此外，还将开展针对电网应用量子技术的设施设计和路线图工作。这些活动有望加速量子技术在商业领域的应用进程，以支持更具弹性、可靠和安全的电力基础设施。
未来三年，GRID-Q项目将获得美国能源部电力办公室、化石能源和碳管理办公室以及网络安全、能源安全和应急响应办公室提供的共计375万美元（约合人民币2700万元）的资金支持。
该项目包括其他四个国家实验室（美国阿贡国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室、劳伦斯·利弗莫尔国家实验室和国家能源技术实验室）、三个学术机构（丹佛大学、南加州大学和匹兹堡大学）和两个行业合作伙伴（量子网格领域研发公司Resilient Entanglement 和量子计算公司IonQ）。
美国橡树岭国家实验室杰出研究科学家Warren Grice专注于研究量子信息相关领域，关注重点是光学领域。Warren参与了多个项目，旨在将量子信息的能力转化为现实世界的应用。（图片来源：网络）
联合项目负责人、美国橡树岭国家实验室杰出研究科学家Warren Grice表示：“我们相信，“量子技术有助于提升提高电网的运行效率和安全性，GRID-Q项目致力于将此类技术从实验室阶段推向实际应用。”
美国橡树岭国家实验室研究员Suman Debnath正在与工业界、国家实验室和学术界成员共同领导多个项目，以解决电力电子技术在电网中的高渗透率所带来的挑战。其主要研究领域涵盖不同电子和电力系统应用中的应用数学。（图片来源：网络）
联合项目负责人、美国橡树岭国家实验室研究员Suman Debnath进一步阐述：“对于电网领域专业人士而言，本项目极具启发性，有助于探究量子技术可能带来的影响，并寻求简化这些技术在电网中集成的方式与方法。
ASCR支持的另一项工作是“当前技术下的量子效用评估”（AQUEDUCT）项目，该项目将开发基准和模型，以确定量子计算机是否/何时可以执行有用的计算。
尽管量子计算机在推进计算科学方面显示出了巨大的前景，但在将其应用于当今众多复杂科学问题之前，仍需克服重大挑战。
AQUEDUCT为量子计算和科学计算社区提供了灵活的、可扩展的模型和方法，既适用于短期应用，又能适应未来平台的应用需求。
AQUEDUCT预计在四年内获得100万美元（约合人民币718万元）的资金支持。其合作伙伴包括田纳西大学诺克斯维尔分校（UTK）、非营利组织MITRE公司、美国弗吉尼亚理工大学和南加州大学（USC）。
美国橡树岭国家实验室工作人员Kathleen Hamilton，致力于研究使用经典平台和下一代平台执行科学计算和机器学习任务的混合工作集成。（图片来源：网络）
项目负责人、美国橡树岭国家实验室工作人员Kathleen Hamilton表示：“AQUEDUCT项目整合了量子计算的两个快速发展的领域：表征元件级别的硬件噪声，以及将此类噪声影响与应用程序的性能相结合。通过这两项研究工作，AQUEDUCT旨在建立预测指标，以评估量子计算机在应对当前及未来计算科学挑战方面的实用价值。”
特此说明：量子前哨翻译此文仅作信息传递和参考，并不意味着同意此文中的观点与数据。
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