歐洲在10億歐元量子賭局中首次亮牌

歐盟最雄心勃勃的“旗艦”計劃之一已選定20個專案,旨在將奇異的物理現象轉化為有用的產品

克里斯托弗·鄧克 BKA

在歐盟委員會一項10億歐元(11億美元)的資助計劃中,宣佈的首批獲獎者中包括建造兩臺可工作的量子計算機的計劃。

量子旗艦計劃於2016年首次宣佈,10月29日,委員會宣佈了首批資金獲得者。這20個國際聯盟,每個聯盟都包括公共研究機構和工業界,將在3年內獲得總計1.32億歐元的資金,用於技術演示專案。

這些努力進一步推動了全球將早期實驗室實驗轉化為應用的浪潮,例如實用的量子計算機,它有望執行某些任務——例如,以比傳統計算機快得多的速度預測化學反應。最近,在8月份,德國聯邦政府悄悄宣佈了一項價值6.5億歐元的量子計劃。


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歐盟的這項計劃是繼2013年啟動的“人腦”和“石墨烯”旗艦計劃之後,歐盟委員會的第三個旗艦計劃。它在2016年的宣佈是對一組專家撰寫的“量子宣言”的回應。

更多細節和公開徵集提案於2017年釋出。量子旗艦計劃包括五個主題領域:量子計算機;量子模擬;量子感測和計量;量子通訊;以及基礎量子科學。這些在很大程度上遵循了宣言的建議。

量子計算機

量子計算機的資助授予了兩種領先的技術方法:超導電路和電磁捕獲在真空中的單個離子。

奧地利因斯布魯克大學的物理學家托馬斯·蒙茨是離子阱專案的共同負責人,他說,目標是使用一種可重複的(即使不是大規模生產)方法制造量子計算機,該方法足夠可靠,無需專家團隊的不斷干預即可工作。

蒙茨說:“到目前為止,我們所做的一切都是原理驗證。如果它只工作一天或一個小時,那也完全沒問題。” 他說,他們計劃製造的量子機器大約有兩臺家用冰箱那麼大——比目前的房間大小的裝置小得多。

在量子通訊領域,一項資助授予了量子網際網路聯盟,該聯盟由來自歐洲各地的12個機構和公司組成,旨在開發一個覆蓋整個大陸的“量子隱形傳輸”網路

德國慕尼黑路德維希·馬克西米利安大學的物理學家伊曼紐爾·布洛赫是一個聯盟的成員,該聯盟包括三個獨立的專案——分別在巴黎、因斯布魯克和慕尼黑——以推進量子模擬,每個專案都在不同的系統上進行。這種機器使用一個量子系統來重現另一個系統的行為。

它們與量子計算機相似,但它們的要求較低——特別是,它們對計算錯誤的敏感性較低——因此可以在較短的時間內得到實際應用。這包括“量子優勢”——進行傳統計算機無法完成的計算。“我們希望利用這些非常先進的平臺,並展示在模擬材料和量子化學方面的量子優勢,”布洛赫說。

今天宣佈的其他資助包括一系列專案,每個專案的名稱都不可避免地包含一個“Q”,從PhoQuS到UNIQORN。一些擬議的技術相對接近市場應用,包括超精密、行動式原子鐘,以及用於安全網路的小型晶片裝置,這些裝置可以產生隨機數。

並非登月計劃

對於大多數參與的實驗室而言,旗艦計劃在購買機器或僱用研究人員方面不會產生實質性差異:儘管10億歐元聽起來很多,但這筆錢將在10年內分配給數十個實驗室。(歐盟僅提供10億歐元的一半;剩餘的一半必須來自各個成員國的配套資金。)

荷蘭代爾夫特理工大學的物理學家利文·範德西彭說,旗艦計劃錯失了在單個集中目標(例如建造一臺大型量子計算機)上提供“登月計劃”的機會。範德西彭說,相反,在這一輪融資中,“只有2000萬歐元用於計算”,他正在與美國半導體巨頭英特爾合作,領導一項在矽晶片上建造量子計算機的工作。“我沒有看到月亮。”

但其他人說,旗艦計劃的主要優勢在於它迫使各小組彙集他們的努力和知識——特別是學術界和工業界。蒙茨說:“這對於確保我們在歐洲範圍內進行合作是一個強大的激勵。”

東京慶應義塾大學的工程師羅德尼·範·米特曾在經典和量子資訊科技方面工作過,他說,即使大型公司進入該領域,也僅僅為了保持專家隊伍,就需要大型公共資助計劃。“你需要在大學內部建立量子課程,僅僅是為了培養谷歌和英特爾將需要的人才。”

量子未來競賽

從加拿大到日本的全球公共資助者和大型公司都押注量子技術——其中一些技術的效用尚未得到證實——將發展成為數十億美元的市場。德國於利希亥姆霍茲中心的理論物理學家托馬索·卡拉爾科是最初的《量子宣言》的作者之一,他說,歐洲也希望確保自己能分得未來利潤的一部分。歐盟委員會選擇量子物理學作為其第三個旗艦專案的“決定性刺激”是美國谷歌和IBM等科技巨頭在該領域的投資大幅增加。

英國於2014年啟動了一項耗資2.7億英鎊(3.46億美元)的國家量子技術計劃,是該領域的早期推動者。據傳,中國已經對該領域進行了重大投資,包括一顆量子通訊衛星,並計劃在合肥建立一個價值數十億美元的量子研究中心

與此同時,在美國,國會正在考慮一項提案,為量子計算撥款超過12億美元。

德國承諾為量子研究提供6.5億歐元——這筆資金是在歐盟旗艦計劃之外的,並將持續到2022年——這可能意味著,僅憑這項計劃,德國每年分配的資金就將超過歐盟旗艦計劃在整個歐洲的分配——儘管細節仍在討論中,布洛赫說,他正在就該計劃向政府提供建議。布洛赫說,特別是,目前還不清楚這6.5億歐元中有多少是現有支出之外的新增資金。

歐洲之前的旗艦計劃——一個關於石墨烯,一個關於大腦模擬——受到批評,部分原因是它們以非競爭方式分配撥款。卡拉爾科說,量子旗艦計劃的組織者已經注意到了這些爭議。“撥款是透過公開招標決定的,並由外部合作者評估,”他說。

本文經許可轉載,並於2018年10月29日首次發表

Davide Castelvecchi is a staff reporter at Nature who has been obsessed with quantum spin for essentially his entire life. Follow him on Twitter @dcastelvecchi

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