量子技术正迅速成为21世纪经济竞争力、国家安全和科学领导力的基础能力。美国在量子信息科学领域的持续领导地位，对于确保计算、传感、网络和材料领域的突破转化为安全技术和产业、培养国内熟练劳动力以及获得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（NQI）。

2018年12月21日，特朗普总统签署了两党支持的NQI法案，首次建立了一个涵盖大学、国家实验室和工业界的广泛多机构战略，将量子信息科学推进为国家优先事项。

这一协调举措通过实现持续投资、共享基础设施和世界级研发生态系统，加速了量子技术的成熟。自NQI启动以来，量子比特相干性、门保真度和系统扩展方面取得了显著进展，量子平台从孤立演示向可扩展架构发展。总体而言，这一进展明确了实现有用量子系统的可行路线图，强化了长期协调国家投资的价值。

量子技术与人工智能的融合

2025年12月在众议院科学委员会作证时，科学副部长达里奥·吉尔博士恰当地将当前时刻描述为由人工智能、高性能计算和量子系统融合驱动的科学革命的前沿。他概述了特朗普政府的"创世纪任务"，这是一项动员国家实验室、工业界和学术界建立集成发现平台的举措，能够在十年内将国家研发生产力翻倍。

吉尔强调，人工智能和量子计算不再仅仅是不同的工具，而是新一类超级计算机的基础要素。他指出，就像望远镜和显微镜改变了我们对宇宙的观察一样，这些融合系统将作为我们时代新的科学仪器发挥作用，让我们能够解读自然世界的复杂性。

实现这一愿景需要打破壁垒，持续专注于人工智能和量子技术的集成，而不是将它们作为独立努力对待。许多最重要的量子应用将通过这种融合出现，嵌入到人工智能驱动和加速的工作流程中，改变整个科学领域。

这就是我们敦促国会重新授权NQI的原因。人工智能和量子计算之间深思熟虑的综合的重要性最近才得到关注，现有的国家战略早于这一理解。重新授权NQI将使战略能够演进，以适应当前的技术格局。重新授权的NQI应该明确认识并支持人工智能、加速计算和量子处理器的集成，以确保这些能力成熟为广泛有用的系统，并使美国在计算的下一阶段中处于领先地位。

构建量子-GPU超级计算的基础设施

为美国生态系统在国家实验室、学术界和工业界释放持久影响力，意味着要采用面向任务的量子信息科学方法。

一个科学上有用的量子系统——能够提供必要的数百个逻辑量子比特和数百万次操作——不仅依赖于最先进的量子硬件。它还需要经典系统和量子系统的无缝统一，其中GPU、CPU和QPU作为单一的集成能力协同工作。这种系统级集成将量子能力从孤立演示转变为实用的科学资源。

在整个美国生态系统中，越来越明显的是，紧密集成的开放架构对于量子-GPU超级计算至关重要。通过与美国领先机构的密切合作，英伟达提供了此类架构的两个基础组件：

桥接技术（英伟达NVQLink）：量子-GPU互连技术提供量子处理器运行所需的低延迟、高吞吐量连接，以实现所需的规模和速度，既实现要求苛刻的控制任务，又执行解决重要问题的混合工作负载。它们使经典超级计算机能够通过对纠错和控制至关重要的实时反馈循环驱动QPU。

平台技术（英伟达CUDA-Q）：为了民主化访问，量子生态系统必须弥合物理学家和领域科学家之间的差距。CUDA-Q是一个统一的开源编程模型，允许开发者在单一系统中对QPU、GPU和CPU进行编程，实现无缝的端到端混合工作流程，加速科学采用。

人工智能在克服量子计算扩展和部署的关键挑战方面发挥着越来越重要的作用——从量子纠错和硬件校准等实时任务，到发现更高效的量子算法。因此，包括美国国家实验室在内的量子研究和开发项目正在快速将人工智能超级计算集成到其核心工作流程中。

虽然工业界可以构建利用人工智能和量子系统所需的桥梁和平台，但将它们集成到大规模、容错的开放科学基础设施中需要联邦规模。联邦作用对于在国家测试平台上演示这些能力、验证系统集成、在开放环境中验证架构以及建立最终将推动竞争性商业市场的基础至关重要。

重新授权NQI的战略重点

政府各机构正在设定大胆目标，如美国能源部到2028年在美国部署科学上有用的量子超级计算机的目标。实现这些雄心并弥合今天的噪声设备和明天的容错系统之间的差距，将要求NQI从专注于发现的项目演进为也能够实现集成系统级部署的项目。

重新授权的NQI可以通过以下方式推动美国领导力：

量子数字孪生：美国的领导地位取决于为研究人员提供先进的设计仿真能力。国会应该资助电子设计自动化创新，用于模拟量子硬件，使研究人员能够在制造前数字验证设计，大幅加速硬件路线图。

量子纠错集成：使用量子系统解决问题需要逻辑量子比特，这反过来需要量子纠错等技术，这些技术只能通过人工智能基础设施大规模部署。NQI必须确保有足够的研究和人工智能基础设施资金来构建大规模逻辑量子比特系统。

人工智能集成：人工智能是加速量子实用性的关键资源。NQI应该通过支持创建量子模拟数据集来训练下一代人工智能模型，促进这些领域之间更深层的交叉融合，并建立强大的"AI+量子"中心，用于共享工具、数据和工作流程。

旗舰混合应用：硬件必须服务于科学。应该启动化学、材料科学和生命科学领域的旗舰混合应用项目，创建明确的性能基准来演示这些系统对超越抽象实验的现实问题的实用性，加速开放科学使用。

基准测试和标准：必须严格定义"科学上有用"，以确保专注的、结果驱动的投资。应该授权像QED-C这样的组织领导基准测试举措，建立透明的指标来定义真正的实用性，并实现进展的一致衡量。

当与人工智能集成时，量子计算将推动本世纪的经济竞争力、国家安全和科学领导力。重新授权国家量子计划是美国能够将其在研究和人工智能方面的领导地位转化为持久优势的方式，确保它在人工智能时代及其之后继续领先。我们敦促国会将其重新授权作为优先事项。

Q&A

Q1：国家量子计划（NQI）是什么？为什么需要重新授权？

A：国家量子计划是2018年建立的跨机构战略，涵盖大学、国家实验室和工业界，旨在推进量子信息科学。需要重新授权是因为人工智能与量子计算的融合已成为新趋势，现有战略需要更新以适应当前技术格局，确保美国在下一阶段计算领域的领导地位。

Q2：量子-GPU超级计算的核心技术有哪些？

A：核心技术包括两个基础组件：桥接技术（英伟达NVQLink）提供量子-GPU互连，实现低延迟、高吞吐量连接；平台技术（英伟达CUDA-Q）是统一的开源编程模型，允许开发者在单一系统中对QPU、GPU和CPU进行编程，实现无缝混合工作流程。

Q3：重新授权的国家量子计划有哪些战略重点？

A：主要包括五个重点：量子数字孪生技术发展、量子纠错集成、人工智能集成、旗舰混合应用项目启动，以及建立基准测试和标准。这些举措旨在将量子能力从孤立演示转变为实用科学资源，推动美国在量子计算领域的持续领先。