该部门还将制定未来十年拟建重大设施的新清单。

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美国能源部(DOE)科学副部长达里奥 · 吉尔(Darío Gil)于2026年3月下旬宣布,该部门计划在三年内建成一台功能完备、能够进行实用科学计算的量子计算机。然而,即便是从事量子计算领域研究的科学家也认为,这一目标可能更具愿景性而非可行性。

吉尔在华盛顿特区举行的联邦咨询委员会成立大会上做出了这一承诺。该委员会将为能源部下属的基础研究机构——科学办公室提供建议。该办公室的年度预算为84亿美元,是美国物理科学领域最大的单一资助机构。

“到2028年,我们将交付第一代具备容错能力的量子计算机,它能够进行与科学相关的量子计算。”吉尔在3月27日首次召开的科学办公室咨询委员会(科办咨委会)会议上表示。拟建的量子计算机将成为量子用户设施的一部分,预计将安置在科学办公室下属的10个国家实验室之一。吉尔并未提供更多细节。

“这是一个非常乐观但值得追求的目标。”从事该领域研究的耶鲁大学物理学家史蒂文 · 吉尔文(Steven Girvin)表示。他赞扬身为计算机科学家的吉尔准确地捕捉到了关键问题,即实现“容错”。这一理想状态是指,相比量子计算机内部精密脆弱的量子比特发生错误的速度,计算机能更快地检测到错误并纠错,从而使其能够无限期运行。“他正确地认识到了这一重大挑战,但我不知道需要多久才能实现该目标。”吉尔文称,研究人员在纠错方面正取得“巨大进展”,但还远未达到可以宣称实现容错的程度。

吉尔随后向《科学》(Science)线上版的“科学内幕”栏目解释称,能源部将与他方合作构建这台量子计算机,合作对象很可能是众多新兴量子计算公司中的一家或多家。他设想发布一项征集挑战,要求开发人员满足通用性能标准(例如机器应能执行的计算操作数量),并为最具吸引力的概念方案提供资助。吉尔表示,能源部不会指定技术细节(例如所使用的量子比特类型):“只要能达成目标并证明科学相关性,你可以用任何方式去建造它。”

新成立的委员会由粒子物理学家、斯坦福大学前任常务副校长珀西斯 · 德雷尔(Persis Drell)担任主席。吉尔向委员会下达了两项指令。首先,他指示这个由21名成员组成的团体思考科学办公室如何为名为“创世纪计划”(Genesis Mission)的人工智能推进计划提供最大化的支持,该计划亦由吉尔领导。到2026年7月前,科办咨委会应在以下方面提供建议:何种计算资产能够最有效地支持该计划、如何选择科学问题来纳入该计划不断发展的目标组合以及能源部应如何协助建设一支熟练运用人工智能的人才队伍。

这位副部长还让委员会着手处理一项许多观察员多年来一直敦促科学办公室解决的问题:制定一份潜在新设施的新需求清单。科学办公室是美国大型科学基础设施(如X射线源、中子源、粒子加速器和超级计算机)的主要建设者。它运营着28座此类设施,每年为超过43 000名科学用户提供服务。

2003年以来,科学办公室基本一直遵循着由时任主任、物理学家雷蒙德 · 奥巴赫(Raymond Orbach)制定的一份设施清单。然而,该清单仅着眼于未来20年,其上列出的几乎所有项目要么已经建成,要么已经启动,要么已被放弃。曾在两间能源部下属国家实验室担任过主任的威廉 · 马迪亚(William Madia)表示,早就应该制定一份新的清单了。“我对设施计划感到非常高兴,”他说,“研究下一代设施的需求已经存在五六年了,而科办咨委会这一机制可以很好地实现该目标。”

奥巴赫的清单是根据当时服务于科学办公室六大研究项目的六个咨询小组制定的长期规划确定下来的,这六大项目分别是先进科学计算研究、基础能源科学、生物与环境研究、聚变能源科学、高能物理及核物理。能源部官员据称曾在前总统巴拉克 · 奥巴马(Barack Obama)执政期间更新过清单,但从未公开更新内容。

2023年,在时任美国总统乔 · 拜登(Joe Biden)的领导下,科学办公室依据最新版的此类长期规划开始了类似的评估整理工作,但始终未能完成。目前,吉尔已指示科办咨委会组建一个临时特别小组,从那些已不复存在的咨询委员会中收集最新的长期规划,并在2026年年底前确定其中的项目优先级。

吉尔的指示要求科办咨委会考虑项目将如何“与创世纪计划相结合并为之提供支持”。这种措辞让科学办公室前任常务副主任吉姆 · 德克(Jim Decker)怀疑,新的计算设施是否会获得额外优待。

科学办公室代理主任哈丽特 · 孔(Harriet Kung)表示,与十年前的秘密更新不同,新清单将对外公开。“特别小组将提交一份报告供科办咨委会审议,”她说,“如果咨委会接受,它将成为一份公开报告。”科办咨委会可以招募其他专家加入清单制定特别小组。德克预测,由于利益攸关,人们将竞相争取席位:“届时将会出现大量的博弈。”

资料来源Science