麻省理工、林肯實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合成立新量子工程中心
量子力學(xué)的運(yùn)用已經(jīng)讓我們的生活發(fā)生了巨大的改變。半導(dǎo)體電子產(chǎn)品、激光和量子鐘都基于科學(xué)家們對事物量子本質(zhì)的了解。但是，這些僅僅只是量子技術(shù)最表層的運(yùn)用。如今，能夠連接量子科學(xué)和傳統(tǒng)工程學(xué)科的量子工程即將把量子技術(shù)的運(yùn)用再上一個臺階。 h9QM
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麻省理工學(xué)院（以下簡稱 MIT）電子科研實(shí)驗(yàn)室（Research Laboratory of Electronics，以下簡稱 RLE）與林肯實(shí)驗(yàn)室（Lincoln Laboratory）正在合作，將量子科學(xué)與量子技術(shù)用于更多的實(shí)際應(yīng)用中。 ESCN/ocV
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近日，MIT 的 RLE 和林肯實(shí)驗(yàn)室為了在量子領(lǐng)域領(lǐng)先創(chuàng)立了 CQE。CQE 會集結(jié)林肯實(shí)驗(yàn)室和 MIT 的專家學(xué)者、設(shè)施和資源來加速量子科學(xué)的研發(fā)以及量子技術(shù)的應(yīng)用。這方面的突破會改變未來的網(wǎng)絡(luò)安全、藥品研發(fā)、機(jī)器學(xué)習(xí)、通信系統(tǒng)、磁學(xué)量測量、導(dǎo)航等等。 }_nBegv
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圖丨從左到右分別是：林肯實(shí)驗(yàn)室量子信息與集成納米系統(tǒng)組負(fù)責(zé)人 Eric Dauler，RLE 副主任、林肯實(shí)驗(yàn)室研究員 William Oliver，以及 RLE 負(fù)責(zé)人 Marc Baldo。他們正在創(chuàng)立量子工程中心（Center for Quantum Engineering，以下簡稱 CQE）來支持前沿量子技術(shù)。 7Mh' x:p
林肯實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人 Eric Evans 表示，這次合作將會“結(jié)合 RLE 和林肯實(shí)驗(yàn)室的科研工作，使得我們能夠使用最新的量子比特技術(shù)、微電子學(xué)技術(shù)和算法來制造大型量子計算系統(tǒng)的原型機(jī)。我們希望能給量子計算這塊領(lǐng)域帶來新的突破�！� j2D!=P K;
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RLE 副主任、林肯實(shí)驗(yàn)室研究員 William Oliver 則將會負(fù)責(zé) CQE。CQE 的總部也將設(shè)立在 RLE。Oliver 將量子工程看作量子信息科學(xué)的進(jìn)階，他說道：“在過去很長一段時間里，量子設(shè)備僅僅存在于實(shí)驗(yàn)室里。然而目前我們已經(jīng)確定了這些設(shè)備是可以運(yùn)行的，所以從現(xiàn)在開始我們應(yīng)該把重心放在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用上�！� 5 nx*D"
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RLE 另一名副主任 Wolfgang Ketterle 也表示：“我們已經(jīng)幾乎能夠完全控制由原子、光子或類原子固態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的簡單量子系統(tǒng)了。CQE 的創(chuàng)建將會加快科學(xué)探索的步伐，并且?guī)ьI(lǐng)我們實(shí)現(xiàn)更多量子工程的新應(yīng)用�！� z Ddo RK@
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RLE 負(fù)責(zé)人 Marc Baldo 補(bǔ)充道，RLE 里物理和工程的交叉技術(shù)已經(jīng)足夠成熟到可以進(jìn)行量子工程了。Baldo 說道：“最重要的是這是一個全新的前沿科技。我們完全不知道量子力學(xué)可以做什么。但我們知道的是他們是基于量子物理的，所以量子力學(xué)帶來的運(yùn)用是經(jīng)典機(jī)器無法實(shí)現(xiàn)的。而我們?yōu)殚_啟這個方向的研究已經(jīng)準(zhǔn)備了 20 到 30 年�！� j\>&]0-Iq
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MIT 和林肯實(shí)驗(yàn)室在量子科研上的合作可以追溯到 20 年前。Oliver 和當(dāng)時還在林肯實(shí)驗(yàn)室的 MIT 教授 Karl Berggren，與 MIT 教授 Terry Orlando 開始了超導(dǎo)量子比特的科研（量子比特是量子計算機(jī)的基礎(chǔ)）。Oliver 說道：“很多量子信息科學(xué)理論和算法的基礎(chǔ)以及早期實(shí)驗(yàn)性的實(shí)現(xiàn)都是在 MIT 研究出來的�！� QZVyU 8j3
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林肯實(shí)驗(yàn)室是一個由美國政府資助的研發(fā)中心，其在設(shè)計與制作先進(jìn)設(shè)備的原型機(jī)上尤其突出。那里的科研工作者們早已開始研究量子比特的實(shí)現(xiàn)方法，包括離子阱和超導(dǎo)電路，以及量子通信系統(tǒng)和傳感器。林肯實(shí)驗(yàn)室的量子信息與集成納米系統(tǒng)組已經(jīng)證明了不少可行的集成量子電路實(shí)現(xiàn)方法，包括可以控制光電信號離子阱技術(shù)與可以制造多個超導(dǎo)量子比特和控制電路系統(tǒng)的工序。最近，量子通信系統(tǒng)也到了測試階段，其中包括了一條處于運(yùn)轉(zhuǎn)中的、連接林肯實(shí)驗(yàn)室和 MIT 校園的 42 公里長光纖維量子通訊試驗(yàn)信道。量子信息與集成納米系統(tǒng)組負(fù)責(zé)人 Eric Dauler 表示：“在量子工程領(lǐng)域領(lǐng)先需要一系列能夠測試量子比特的控制、讀取和連接的實(shí)驗(yàn)。我們希望利用 CQE 來拓展與大學(xué)里同行的合作，并且一起建立量子工程原理的基礎(chǔ)。” w5i*pOG)Z
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MIT 的實(shí)驗(yàn)室有著先進(jìn)的設(shè)施來支持量子技術(shù)的發(fā)展。比如林肯實(shí)驗(yàn)室內(nèi)就包括了一個經(jīng)過 ISO-9001 認(rèn)證的、能夠制造前沿超導(dǎo)電路和離子阱量子比特應(yīng)用微電子實(shí)驗(yàn)室。MIT 最近又開啟了一個占地面積大于兩萬平方英尺（約 1858 平方米）的設(shè)施 MIT.nano 以供探索研發(fā)量子技術(shù)。 -9o m,U`t
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MIT 量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人 Dirk Englund 表示，CQE 給了他的團(tuán)隊(duì)一個很好的機(jī)會。他可以在 CQE 與林肯實(shí)驗(yàn)室和 Paola Cappellaro 領(lǐng)導(dǎo)的 MIT 量子工程團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行量子傳感器和網(wǎng)絡(luò)的研究。“我們?nèi)齻�團(tuán)隊(duì)對鉆石量子技術(shù)都擁有各自的專長，包括其相關(guān)的算法、制造和系統(tǒng)工程�！盓nglund 也認(rèn)為 CQE“通過增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作科研能力更好地完成了林肯實(shí)驗(yàn)室保護(hù)美國國家安全的使命�！� k{ f1q>gd
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CQE 的建立背后有著多個出資機(jī)構(gòu)。美國國家安全局（National Security Agency）的物質(zhì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（Laboratory for Physical Sciences，以下簡稱 LPS）也是 CQE 的創(chuàng)立者之一。其希望通過資助 CQE 來支持更多的研究生、博士生、科研項(xiàng)目以及課程開發(fā)。LPS 的技術(shù)主任 Charles Tahan 表示：“教育新一代量子科學(xué)家和量子工程師對于量子信息技術(shù)的未來是至關(guān)重要的�！� "q?(rx;
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林肯實(shí)驗(yàn)室除了有每年 1500 萬美元的贊助來進(jìn)行量子信息科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)科研外，還有至少每年 400 萬美元可以內(nèi)部自由分配。這其中的一部分將被用于資助 CQE 的研究生、博士生和科研活動。同時，賽普拉斯半導(dǎo)體（Cypress Semiconductor）的創(chuàng)始人 T.J. Rodgers 將會資助 CQE 至少 500 萬美元在 MIT 來創(chuàng)立一個量子整合實(shí)驗(yàn)室以及支付 RLE 翻新費(fèi)用來容納更多的科研工作者與合作者。 <sC(a7i1
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MIT 即將通過這個中心來設(shè)計一系列課程來訓(xùn)練更多的量子“生力軍”�！冻瑢�(dǎo)量子比特》就是其中一門新的課程，在 2019 年這門課程將會再次開放給學(xué)生們。更多的量子課程，例如量子控制，量子噪聲，有噪情況下的中小型量子計算機(jī)算法，都已經(jīng)在籌備中。CQE 同時也參與了 MIT Digital Learning 的在線量子課程設(shè)計�！读孔佑嬎慊A(chǔ)》與《量子計算現(xiàn)狀》職業(yè)發(fā)展在線課程系列在 2018 年首次發(fā)布，并且在 2019 年繼續(xù)開放給大眾。 I;XM4a
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MIT 物理與電子工程教授、《量子計算與量子信息》的作者之一 Issac Chuang 擔(dān)任了 MIT Digital Learning 的高級副主任，他表示工業(yè)界的業(yè)內(nèi)人士與年輕的學(xué)者們是這款教育項(xiàng)目的目標(biāo)對象。領(lǐng)導(dǎo) CQE 教育部門的 Chuang 說道，“這款教育項(xiàng)目會有助于學(xué)生們獲得學(xué)位，同時也會提供一份證書來證明參與課程的學(xué)生已經(jīng)精通量子信息處理的基礎(chǔ)�！� ,O:4[M
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