美国总统特朗普于2018年12月签署《国家量子计划法案》，要求建立总共4～10个竞争性资助的量子信息科学研究中心。2020年1月10日，美国能源部（DOE）宣布在未来5年内提供6.25亿美元，建立2～5个多学科的量子信息科学研究中心^[1]，以支持国家量子计划。这些中心旨在创建生态系统，以促进和利用量子信息科学的进步，并为国家安全、经济竞争力和美国在科学领域的持续领导地位带来重大预期收益。

　　DOE要求每个中心都应具有7种职能，即产生重大的国家影响、应对重大的跨领域挑战、打造科技创新链、开展量子信息科学生态系统管理、由多个学科专家团队领导、实现跨科学和工程学科的协作管理结构、制定结构合理的计划和指标。其中，量子信息科学科技创新链是建立量子信息科学中心的核心结构。该创新链包括以下几个层次：应用、原型、系统、设备、基础科学，每个中心必须处理和整合至少3个层次的创新链，包括基础科学，并且必须在共同设计框架中融合基础研究、工程和技术开发。

　　每个中心每年将获得1000万～2500万美元的资助，为期5年，用于进行基础研究，加快量子信息科学和相关技术的发展。各中心关注的技术领域包括：

　　（1）量子通信：支持多种类型量子信息传输的可扩展和适应性量子网络基础架构；量子系统中信息传输的基本限制；利用量子纠缠的通信技术和工具；支持网络开发和测试的测试设施。

　　（2）量子计算与仿真：系统架构的选择和优化，用以解决DOE科学办公室支持的研究人员研究的问题；匹配这些架构计划的量子比特设备；为选定的架构开发新颖和改进的算法和编程范式；开发可编程模块化量子仿真器，解决DOE科学办公室支持的研究人员对模拟仿真器等的使用需求；通过提升设备或阵列，系统集成仿真、量子通信和量子计算系统；打造性能测试和算法开发的测试平台，建模和集成计算与通信；量子计算的基本极限；纠错相关的能力、局限性和新方法。

　　（3）量子设备和传感器：制定量子传感器和探测器应用的量子比特器件的要求；开发满足量子通信或量子计算应用要求的设备；用于软物质成像、磁映射或改进的显微镜的量子成像设备和系统的进展；为量子器件阵列开发集成、接口、转导和控制方案；提高器件的相干性、量子比特寿命和其他性能参数；器件和控制性能的建模；工程化量子器件的合成与制造。

　　（4）用于量子信息科学系统和应用的材料和化学：用于量子通信、量子计算、量子仿真、量子传感和量子成像应用的材料研究要求；量子应用中材料和分子系统的基本理论；研究可产生可控量子现象的材料和分子系统，以满足量子通信、量子计算和量子传感器的要求；下一代量子信息科学系统的设备物理基础研究，包括界面科学和材料性能建模；量子材料和工艺的合成、表征和制造研究，包括与新型器件架构的集成。

　　（5）量子铸造厂：原子精度的量子材料、结构和器件的合成；光子、超导、自旋和其他量子比特系统的制造和集成；用于量子计算机、量子传感器和量子计量先进仪器和工具的开发；支持设备测试、封装和集成的设施。                                         （黄龙光）