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量子计算是一种新兴的、强大而有前途的且能快速解决复杂问题的新力量，美国能源部国家实验室NETL的专家正准备将量子计算投入到关键能源的研究课题上，以实现环境可持续和能源应用的无限未来。

量子计算是使用量子力学原理筛选大量可能性方案来解决复杂问题，比传统计算机速度要高得多，并且能耗更低。

传统计算机将信息存储为0或1，而量子计算机使用0和1的叠加态，称为量子比特。量子比特可以携带量子态的信息，以多维方式叠加0和1。

量子计算的潜力在不断增长，有望在广泛的领域揭开科学奥秘，从而为安全和情报、药物设计、航空航天工程、机器学习、数字制造和其他数十个需要解决复杂问题的领域带来新的解决方案。

NETL的Hari Paudel博士是NETL的量子能源系统和技术（QUEST）工作组的关键成员，他在量子信息科学（QIS）的活动中提及，量子计算将是加速能源项目研究的正确工具，例如推动更有效的清洁能源技术迭代。

9月，Paudel参加了由电气和电子工程师协会 (IEEE) 组织的研讨会，他在会上讨论了将量子计算和模拟用于材料化学和能源技术开发优化的潜力。IEEE是世界上最大的致力于推动技术发展的专业技术组织。

Paudel说：“在未来几十年，QIS将深刻地改变科学和工程，它将使研究人员能执行当今不可能完成的任务，例如寻找大量素因子或定义复杂化学系统中的反应机制。”

他指出，将成为量子计算应用主题的特定能源研究领域包括：地下工程、创建新的更高效的传感器和检测器、发电厂设计、二氧化碳吸附剂和溶剂的开发、储能材料的创建、电网改进、石油和天然气管道创新、网络安全改进、高性能材料开发以及电厂运行和控制改进。

为了应对量子计算对能源研究的未来影响，NETL推出了QUEST，将QIS应用于化石能源技术开发。除了Paudel，NETL QUEST的成员还有Yuhua Duan、Dominic Alfonso、Yueh-Lin Lee、Scott Crawford 和Gary Lander，以及匹兹堡大学的专家。

QUEST成立了一个工作组，为实验室和美国能源部化石能源和碳管理办公室（FECM）开发、审查、管理量子计算相关技术并提供建议。小组成员及其主管正在制定培训策略，在1到3年内，培养提出、执行和管理研究项目的能力。

Paudel补充说，NETL的量子传感项目正在寻求近期研究和开发机会，如可能影响FECM任务的量子传感材料。例如，用于地下监测、天然气基础设施监测和稀土元素检测的量子传感材料。

他说，NETL很早就规划了量子计算在能源研究领域的应用。早在 2019年，NETL领导人就召开了化石能源量子信息科学与技术研讨会，来自各个领域的专家首次汇聚一堂，交流信息，探索量子计算的潜在研究机会，以推进化石能源研究项目。

全球的研究人员都在期待量子计算“进化”的最后阶段，因为量子计算机比经典计算机甚至超级计算机快很多倍，但需要很长时间才能建成。IBM计划在明年年底前部署一台1,000量子比特的量子计算机，目前允许其量子网络的部分研究机构访问其量子计算机。

NETL是美国能源部的国家实验室，它对QIS的出现进行了多年规划，并积累了数十年的能源研究专业知识和成功经验，这使其研究人员能够积极努力地致力于发展量子计算，以推动创新，并为环境可持续和能源应用的无限未来提供解决方案。

文章参考链接：

https://netl.doe.gov/node/12193

编译：卉可

编辑：慕一