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虽然拥有自己独特的专业领域和资源，但NGISRC都与同一个使命保持一致 – 量子信息科学的进步。

五个国家量子信息科学研究中心（NQISRC）正在利用最小尺度的自然行为来开发解决科学最复杂问题的技术。在美国能源部（DOE）科学办公室的支持下，NQISRC自2020年以来一直支持DOE的使命，以促进美国的能源，经济和国家安全。通过建立一个国家量子生态系统和由美国大约70个机构的研究人员组成的劳动力，这些中心为量子创新和协同设计创造了一个丰富的环境。

NQISRC整合了最先进的DOE设施，国家实验室和美国大学的杰出人才，以及美国科技公司的进取独创性。

因此，这些中心正在推动量子计算机，传感器，设备，材料等可能性的前沿。

每个国家中心都由美国能源部国家实验室领导：

量子优势协同设计中心（C2QA），由布鲁克海文国家实验室领导
Q-NEXT，由阿贡国家实验室领导
量子科学中心（QSC），由橡树岭国家实验室领导
量子系统加速器（QSA），由劳伦斯伯克利国家实验室领导
超导量子材料与系统中心（SQMS），由费米国家加速器实验室领导

以科学为先导

“每个中心都是量子信息科学的强大力量，推动计算，物理，化学和材料科学的前沿，为国家带来变革性的新技术，”Q-NEXT主任David Awschalom说。“但总的来说，他们是一个国家强国，将量子科学和工程提升到美国的特殊地位，并使该国成为该领域的全球领导者。

量子信息科学（QIS）是一个迅速兴起的研究领域，它研究了自然界的量子特性，以建立新的、强大的方法来处理医学、能源和金融等各个领域的信息。通过操纵物质的最基本特征，研究人员可以发明具有前所未有的精度，强大的计算机和安全通信网络的新传感器。

为此，这些中心正在努力对使用各种技术平台和架构构建的量子计算机和传感器的性能和影响进行原型设计和评估。

“在量子计算的发展中有很多选择和机会可以做出，了解当前设备如何失败向我们揭示了前进的道路，”C说。2QA总监安德鲁·霍克。“NQISRC可以解决这项令人惊讶的艰巨任务，因为尽管在该领域取得了长足的进步，但目前的量子计算机仍然过于嘈杂，并且容易出错，无法进行有用的计算。

了解材料的量子行为对于克服这些噪声限制和实现具有量子优势的设备至关重要。国家实验室具有独特的优势，可以提供先进的设施和知识，指导理解和克服这些限制。

“美国能源部多年来一直在国家实验室的尖端技术，工具和设施上进行投资，这为实现量子器件性能的飞跃提供了独特的机会，”SQMS主任Anna Grasselino说。“我们很高兴能够提供世界领先的专业知识，以便在QIS方面取得转型进展，特别是因为QIS可以帮助推进我们在最基本层面上了解世界的使命。

协同实现量子创新

NQISRC的跨学科团队共同设计量子技术，为未来的科学发现奠定基础。QIS的进步将带来全社会的好处，例如新材料和强大的量子传感器，当与医学成像仪结合使用时，可以在单个细胞水平上测量组织，为当今的磁共振成像机器带来更高的灵敏度。

通过了解是什么能够实现和限制了不同的量子技术以及需要开发哪些工具，NQISRC的协同设计工作可以转化为更快的药物和疫苗开发，新材料，运输和物流的改善以及更安全的金融网络。

作为一个国家生态系统，NQISRC研究人员利用世界一流的DOE科学办公室用户设施和计划，例如阿贡国家实验室的高级光子源，橡树岭国家实验室的橡树岭领导计算设施，劳伦斯伯克利国家实验室的先进光源，布鲁克海文国家实验室的国家同步加速器光源II，以及费米实验室的超导技术设施和技术。

“通过资助这些战略量子中心，美国能源部为研究人员提供了一个难以置信的机会，可以在QIS中做出有影响力和改变世界的发现，”QSC主任Travis Humble说。“基于前两年的运营，我们完全有理由相信，这些中心将在未来几年内在推动QIS迈向现实世界创新方面取得巨大进步。我们将看到越来越多的发现科学通过创新链流动。

同样，实验室和大学科学家可以利用其行业合作伙伴开发的市场驱动技术，例如测试台和仿真工具。利用这些网络，每个中心都建立了一条将量子技术商业化的途径，并最终将其推向公众。

为量子劳动力做好准备并与行业互动

NQISRC对科学和技术的共同设计努力的持久影响将取决于量子劳动力将其带入未来。所有国家中心都致力于通过机构学位课程，与行业合作培训计划和再培训证书计划来建立一支注重多样性，公平性和包容性的员工队伍。这为探索更多的创新和基础科学问题奠定了基础。

“这些中心采取了多管齐下的方法来培训下一代QIS科学家和研究人员，并为代表性不足的群体创建新的管道，”QSA主任Irfan Siddiqi表示。“我们都在做出特别的努力，以支持在快速增长的领域中多元化的量子劳动力。

例如，橡树岭国家实验室的QSC于5月举办了第二届年度量子暑期学校，这是一个与高中生，大学生，博士后和专业人士分享QIS主题的论坛。该活动包括与领先的行业代表就劳动力发展战略进行小组讨论，并为学生和员工提供交流机会。

C2QA最近为本科生举办了第二届为期六周的量子计算暑期学校QIS101，重点是培养基础和实践技能，并培养多元化的量子劳动力。40%的C类参与者2QA的夏季会议是女性，近44%来自QIS代表性不足的社区。

Q-NEXT与其他量子机构合作，通过芝加哥量子交换组织领导的开放量子计划，建立更加多元化和包容性的量子劳动力。其中一项关键工作是为代表性不足、种族少数群体的量子科学家创建一个本科奖学金计划。今年夏天，奖学金参与者与合作机构的科学家并肩工作，共同开展QIS的挑战性项目。

QSA与几家在多元化和包容性计划方面拥有良好记录的区域和国际公司密切合作。此外，它还与已经活跃在该行业的地方经济发展委员会合作，建立实习和学徒计划，并加速创业。QSA于2021年举办了行业和投资者圆桌会议，来自美国和世界各地的数十名创始人，投资者，首席执行官，高级科学家和工程师参加了此次活动。

SQMS宣布了第一个Carolyn B. Parker奖学金的获得者，该奖学金以Carolyn Beatrice Parker的名字命名，她是第一位获得物理学博士学位的非裔美国女性。该中心目前正在招聘第二名派克研究员，并正在结束第二个年度本科实习计划以及由意大利佛罗伦萨伽利略伽利莱研究所共同主办的SQMS QIS暑期学校。

9月14日，布鲁克海文国家实验室将举办第二届NQISRC虚拟量子招聘会。该活动旨在使本科生，研究生和博士后社区更加了解美国能源部科学办公室的NGISRC以及中心QIS的不同类型的职业 – 从技术到非STEM职业。第一届NQISRC招聘会于2021年秋季举行，吸引了近400名参与者，其中12%的代表来自少数民族服务机构。

量子信息科学的进步有可能彻底改变研究和社会。NQISRC通过开发超越以前可能的技术，处于这一新兴领域的最前沿。