量子周报美日发力AI和量子研究谷歌完成化学反应的量子模拟

　　启科量子专注于量子信息处理技术的研发与应用政策扶持
　　美国宣布投资10亿美元成立12家AI和量子研究所
　　8月26日，美国白宫宣布将在未来五年中向人工智能和量子信息科学等领域投入10亿美元以上的资金，扶持12个相关研究中心的发展 ，这是特朗普政府自2月份大幅提高2021年人工智能和量子信息科学方面投入预算之后，再次给＂未来产业＂ 加码。
　　＂人工智能和量子信息科学等新兴技术将为美国人民在医疗健康、通讯、生产、农业、交通和安全等方面带来革命性的利益＂，白宫科学与技术政策办公室在声明中表示。
　　量子信息研究中心包括：
　　——由阿贡国家实验室领导的下一代量子科学与工程中心(Q-NEXT)。
　　——由布鲁克海文国家实验室领导的量子优势联合设计中心(C QA)。
　　——由费米国家加速器实验室领导的超导量子材料和系统中心(SQMS)。
　　——由劳伦斯·伯克利国家实验室领导的量子系统加速器中心(QSA)。
　　——由橡树岭国家实验室领导的量子科学中心(QSC)。
　　日本文科省机构大调整 强化AI和量子研究
　　日媒称，为加强科技实力，日本文部科学省决定对省内涉及科研管理的三个局和高等教育局进行大幅调整，加速基础研究和国际竞争日益激烈的前沿技术的研发工作，预计2021年10月新体制将正式启动。
　　具体来说，未来将对文科省组织结构进行调整，对现有的科学技术和学术政策局、研究振兴局、研究开发局三个部门与高等教育局的业务进行整合，重新编为一局、二局、三局，正式名称将待日后确定。其中二局主要负责推动科研工作。除了作为科学技术平台的基础研究之外，二局内部还将设立对分散在各局的人工智能（AI）、量子技术、再生医学等新兴领域进行统一管理的部门。
　　前沿科技
　　美国设计出32个全连接Qubit量子计算机寄存器
　　来自美国杜克大学和马里兰大学的研究者设计出了在低温下运行的完全连接的32位离子阱量子计算机寄存器，向开发实用量子计算机迈出了重要一步。
　　（图片来源：CC0 Public Domain）
　　杜克大学量子计算机硬件设计研究员Junki Kim表示：＂在与马里兰大学的合作中，我们已经设计并构建了几代完全可编程的离子阱量子计算机。这个系统是最新的努力成果，可以直接解决许多导致长期可靠性的挑战。＂Junki Kim将在 9 月 14 日至 17 日举行的首届 OSA Quantum 2.0 会议上介绍这一最新的量子计算机硬件设计。
　　在量子计算和量子通信领域均有建树的启科量子，团队核心成员曾实现全球首次在离子阱芯片上的离子囚禁，主导研发了全球第一套量子计算测控系统，启科量子的离子阱可扩展分布式量子计算机项目＂天算1号＂技术指标，第一阶段可达到 100个可操控量子比特以上，计划将在2~3年内完成。
　　谷歌量子计算突破登Science封面！首次对化学反应进行量子模拟
　　近日，有国外媒体报道称，谷歌AI量子技术研究团队在量子计算机上完成了有史以来规模最大的化学模拟数据分析。据了解，这是量子计算机第一次参与到化学模拟反应中，该研究成果引起了计算机领域、化学领域和量子技术领域的轰动，并于本月28日登上了《Science》杂志封面。
　　(Google的Sycamore处理器安装在低温恒温器中，最近用于证明量子优越性和量子计算机上最大的量子化学模拟。图片来源：Rocco Ceselin)
　　谷歌AI量子技术团队使用了搭载Sycamor处理器的量子计算机，运用了Hartree-Fock模型运算方程进行了分子电子能量计算。该过程中谷歌研究团队通过应用噪声鲁棒的变分量子本征求解（VQE，variational quantum eigensolver）计算方法来模拟化学反应机制，对研究成果进行了完善纠错处理。基本研究方向是两个重氮原子和两个重氢原子发生重组反应时，氢原子围绕氮原子不停运动从而形成了各式各样的结构。实验结果检测，运用量子计算机进行化学模拟产生的数据与过去在传统计算机上进行模拟的数据基本吻合。
　　美陆军科学家对量子研究进行新的尝试
　　陆军研究人员发现了一种进一步增强量子系统的方法，可以为士兵提供更可靠，更安全的战场能力。具体而言，这项研究为将来的量子网络如何设计以应对噪声和退相干效应或环境中量子系统信息的损失提供了信息。这项研究工作考虑了色散如何影响三个或更多光粒的量子态。
　　研究人员发现自然辐射可以干扰量子计算机
　　量子计算机能够处理更复杂的问题，一切都取决于量子位的完整性，也就是说，在其叠加和量子信息丢失之前，它能工作多久（这个过程被称为退相干），它最终限制了计算机的运行时间。
　　（图片来源: Timothy Holland, PNNL）
　　麻省理工学院林肯实验室和太平洋西北国家实验室的研究人员发表在《自然》杂志上的一篇论文中提出，混凝土墙中的微量元素和入射的宇宙射线所发出的低水平、无害的背景辐射就足以导致量子比特中的退相干。他们发现这种效应，如果不加以缓解，将把量子比特的性能限制在几毫秒之内。
　　商业动态
　　微软培养900名印度量子专家
　　微软宣布了一项新计划，旨在在印度学术界培养，具有量子计算技能和能力的学者。计划将培训来自印度顶级大学和研究所的900名学者。印度在美国有数以千计的高级软件人才，为美国的软件发展做出了很大的贡献。
　　英特尔宣布与阿贡国家实验室和能源部合作开展量子计算研究
　　英特尔宣布加入Q-NEXT，Q-NEXT是美国国家量子信息科学研究中心，是白宫科技政策办公室和美国能源部新成立的五个国家量子研究中心之一。
　　英特尔量子硬件总监詹姆斯·克拉克表示：＂推进量子实用化将是整个生态系统的团队合作，与阿贡国家实验室在Q-NEXT上的协作将使我们能够将我们独特的专业带到这个跨行业的努力中，以推动该领域有意义的进展。在英特尔，我们对量子研究采取开放的视角，跨越硬件和软件，专注于让量子走出实验室，进入现实世界，解决实际问题。