- 美國NSF撥款US$37.50 million助耶魯大學研發量子電腦。
- 研究重點在於提高量子電腦的錯誤修正能力。
- PRACTIQAL團隊將探索特殊設計的擦除量子位元。
- 計劃期望在五年內實現工業級量子電腦的發展。
美國國家科學基金會（NSF）向一個由耶魯大學領導、橫跨多個學科的研究團隊，批出 US$37.50 (約 HK$292) million）的研究經費，用以由零開始設計兼具實用性及自我修正能力的量子電腦。研究人員指出，量子電腦若要可靠運作並投入實際應用，必須能夠以比錯誤產生更快的速率偵測並修正錯誤，這是當前量子計算領域最迫切需要突破的技術瓶頸。
擔任新成立中心總監的應用物理學教授 Robert Schoelkopf 表示：「現階段，錯誤修正是量子計算能否真正發揮作用的關鍵科學及工程挑戰。透過這個項目，我們希望從根本上理解令量子電腦更易製造、更可靠運作的科學及工程原理，並從整個技術堆疊的各個層面提出新構思，使錯誤修正及容錯機器的實現變得更可行、更高效、更貼近實際應用。」
量子計算的主要挑戰
這項為期五年、總值 US$37.50 (約 HK$292) million）的研究計劃，匯聚了來自耶魯大學及多所合作院校的物理學家、工程師、計算機科學家及化學家，共同攻克量子計算的最大障礙——錯誤修正——並為構建足以應付現實應用需求的可靠機器開闢路徑。團隊將啟動一項名為「NSF Quantum Leap Challenge Institute for Physics and Engineering of Practical Quantum Error Correction」（簡稱 NSF
PRACTIQAL）的新計劃，作為一個跨院校協作中心，集中推進相關研究。
NSF PRACTIQAL 的目標是在量子電腦的每一個層面取得進展，涵蓋由物理量子位元（qubit）、控制電子電路，以至演算法執行方式等各個環節。Schoelkopf 進一步解釋：「除了物理學家之外，我們同時引入工程師及計算機科學家，目的是要深入理解裝置背後的物理原理及所產生的錯誤模式，然後針對性地優化錯誤修正編碼及演算法，使之與硬體特性互相配合。」
探索擦除量子位元的潛力
NSF PRACTIQAL 將集中處理量子計算領域的兩大挑戰。其一是辨識一直阻礙具錯誤修正功能機器實現規模化的關鍵問題，並研究令量子錯誤修正變得更實用及更高效的方法；其二是探討一種名為「擦除量子位元」（erasure qubits）的特殊設計量子位元的應用潛力。據新聞稿指出，這類量子位元由 PRACTIQAL 團隊成員率先提出，能夠像標記一樣，精確指示錯誤發生的位置及時間，讓修正過程更具針對性。
研究團隊亦指出，現時量子錯誤修正領域的大部分工作，仍是在專為修正錯誤而優化的小型機器上進行。PRACTIQAL 團隊的目標是縮短由小型實驗裝置邁向大規模、具錯誤修正能力量子電腦之間的距離。擔任 PRACTIQAL 聯合總監的應用物理學副教授 Michael Hatridge 表示：「作為學術機構，我們不會親手建造一套巨型系統，但我們會驗證各項構思，並構建一條能夠通向更大規模系統的可行路徑。
這正是我們引入業界夥伴的原因，亦設有外部諮詢委員會，協助團隊避免只做孤立實驗，時刻與更廣泛的社羣保持聯繫。」
研究團隊期望，在這項野心勃勃的五年計劃結束之時，能夠勾勒出一條通向工業級別、具備實用錯誤修正能力量子電腦的清晰路徑。Hatridge 總結時表示：「我們對此充滿期待。PRACTIQAL 規模龐大、複雜程度高，涉及大量環環相扣的環節，但我們對展開這項工作感到十分振奮。」
隨著量子計算技術的快速發展，錯誤修正成為實現實用量子電腦的關鍵挑戰。耶魯大學的PRACTIQAL計劃，通過跨學科的合作，旨在解決這一瓶頸，並探索新型量子位元的應用潛力。此舉不僅有助於推進量子計算的理論研究，還可能促進相關技術的商業化，對未來的科技發展具有深遠意義。 The Base Principle 是一個繁體中文（香港）科技媒體，專注報道人工智能與工程前沿。我們持續追蹤 OpenAI、Anthropic Claude、Google Gemini、Grok（xAI）、Meta AI、DeepSeek 等主要 AI 模型與公司，並涵蓋電動車與工程技術趨勢，每日精選與分析。
項目 內容 領導機構 耶魯大學 資助機構 美國國家科學基金會（NSF） 項目名稱 NSF Quantum Leap Challenge Institute for Physics and Engineering of Practical Quantum Error Correction（NSF PRACTIQAL） 資助金額 US$37.50 (約 HK$292) million） 項目年期 五年 總監 Robert Schoelkopf（耶魯大學應用物理學 Sterling Professor） 聯合總監 Michael Hatridge（耶魯大學應用物理學副教授） 參與學科 物理學、工程學、計算機科學、化學 核心研究範疇 物理量子位元、控制電子電路、錯誤修正編碼、演算法 兩大聚焦挑戰 錯誤修正機器的規模化；「擦除量子位元」的應用探索 量子電腦發展的新契機
Henderson