量子科技正快速崛起，成为21世纪经济竞争力、国家安全和科学领导力的核心基础。持续的美国领导力对将量子计算、传感、网络和材料等领域的突破转化为安全技术、行业应用、国内技术人才培养及长期战略优势至关重要。为了确保这一未来，国会必须采取行动，重新授权《国家量子计划法案》（National Quantum Initiative, NQI）。
2018年12月21日，特朗普总统签署了两党联手通过的《国家量子计划法案》，首次确立了一项涵盖大学、国家实验室与产业界的广泛多机构战略，以推进量子信息科学作为国家优先事项。该计划通过持续投资、共享基础设施和顶级研发生态系统，加速了量子技术的成熟。从计划启动以来，量子技术取得了显著进展，包括量子比特的相干性提升、门操作的精确度增强以及系统扩展能力的提升。这些进步为实现可用的量子系统明确了切实可行的路线图，同时也证明了长期且协调投资的重要性。
在2025年12月美国众议院科学委员会的听证会上，负责科学事务的副秘书达里奥·吉尔博士将当前时期描述为由人工智能（AI）、高性能计算和量子系统交叉驱动的科学革命的开端。他提出了一项号召国家实验室、产业与学术界联合行动的“创生任务”（Genesis Mission），旨在构建能够在十年内将全国研发生产力提升一倍的综合发现平台。实现这一愿景需要打破学科间的壁垒，并专注于AI与量子技术的深度融合，而非将它们视作孤立的研究方向。当前许多关键的量子应用正随着AI加速工作流的推动而浮现，彻底转变科学领域。这种技术融合已经开始在科技领域显现，因此我们呼吁国会重新授权《国家量子计划法案》。只有重新授权，才能让该战略适应技术快速发展的现状，特别是加速AI与量子处理器的整合。
在追求科学实用的量子系统——即含有数百个逻辑量子比特和数百万次操作能力的系统——之路上，单靠先进的量子硬件还不足够。实现这一目标需通过GPU、CPU和量子处理单元（QPU）的无缝结合，构建成为单一统一的能力，这种系统级整合将量子能力从孤立的实验转变为真正可用的科学资源。美国生态系统正在显现，紧密集成、开放的架构对于量子-GPU超级计算机至关重要。
为支持这种集成，美国企业正在提供关键组件。例如，NVIDIA开发了两项基础技术：
– NVQLink（量子-GPU连接技术）：实现低延迟、高吞吐量的连接，使量子处理器能够以所需的规模和速度工作，从而支持重要的控制任务和解决混合工作流中的实际问题。
– CUDA-Q（量子统一编程模型）：这一开源编程模型帮助开发者将QPU、GPU和CPU集成到一个系统中，推动混合工作流的无缝运作，同时加速科学领域的应用。
特别值得强调的是，量子计算领域的许多关键挑战，如量子纠错和硬件校准，以及探索更高效的量子算法，都正在通过引入AI得到加速解决。虽然产业界可以构建必要的桥梁和平台，将AI与量子系统整合起来，但大规模、容错的基础设施开发与开放性科学应用的实现仍然需要联邦支持。这些测试平台的建立不仅能够验证技术架构，还能形成未来竞争性商业市场的基础。
美国政府各部门正在设定大胆目标，如能源部计划在2028年部署一台科学实用的量子超级计算机。‘科学实用’的量子超级计算机指的是能提供数百个逻辑量子比特和数百万次操作能力，且在广泛应用中具备实质性价值的系统。为了实现这一目标，同时将当前有噪声量子设备的能力提升至未来容错系统的水平，国家量子计划须从以发现为导向的方案转变为支持系统级部署的一体化战略。以下是重新授权《国家量子计划法案》能够推动美国领导力的具体措施：
- 量子数字孪生技术：资助电子设计自动化工具的创新，用于模拟量子硬件设计，使研究人员能够在硬件制造前进行设计验证，加速量子硬件研发进程。
- 量子纠错集成方案：解决大型问题需要逻辑量子比特，而实现这些比特仅依靠AI基础设施的大规模部署才能完成。量子计划需确保为研究和AI基础设施建设提供充足资金。
- AI与量子技术整合：支持开发用于量子模拟的训练数据集，推动AI与量子领域的深度合作，并建立共享工具和数据的“AI+量子”技术中心。
- 旗舰混合应用：设立具备明确性能基准的项目，例如化学、材料科学和生命科学领域的混合应用研究，展示其在解决实际问题中的价值。
- 基准测试与标准建立：明确“科学实用”量子系统的定义，并通过透明的指标来确保研发投资的结果导向。赋予相关组织（例如QED-C）领导基准测试的权限，为量子技术领域建立统一标准。
当量子计算与AI深度融合，它将成为本世纪经济竞争力、国家安全与科学领导力的驱动力。重新授权《国家量子计划法案》是确保美国在AI时代及未来保持领先地位的关键步骤。我们强烈呼吁国会将其重新授权作为优先事项，推动量子技术与AI的全面整合，确保长远优势与全球科技领导力。
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