2021引领量子计算研究热潮的18大研究机构

2021年，部分国家和民营研究机构在量子研究方面取得重要进展。

截至目前，2021年是量子计算研究成果产出的标志性年份。有些基于量子研究的公司已经上市，其中有多家宣布成立特殊收购公司，而量子行业里也发生了多起跨国公司并购事件。

根据微软学术机构收集的数据来看，一些大学科学家和企业机构的研究团队一直在发表量子领域的研究论文、会议报告和其他形式的学术成果。

以下是截至 2021 年年中的全球顶级研究机构名单及简介：

第1名——IBM

 

IBM（图片来源：网络）

迄今为止，IBM在大约786份研究产出中被提及。

根据报纸发布的量子计算机系统科学发现，在多种研究成果中，IBM研究团队和研究设备都有参与。2021年第40届国际高能物理会议论文集上，还在《物理评论A》上发表了使用IBM Q量子计算机的波粒二象性纠缠约束，以及量子机器学习应用LHC（大型强子对撞机）使用IBM量子计算机模拟器和IBM量子计算机硬件进行高能物理分析的证述。

第2名——麻省理工学院

 

麻省理工学院（图片来源：网络）

麻省理工学院（MIT）是世界知名的科学、技术和工程中心，也一直是从事量子领域相关工作的先驱中心。2021年，麻省理工学院的研究人员在领先的科学期刊上发表了研究量子技术的重大进展，如在《自然通讯》上发表了“通过二阶非线性的室温光子逻辑量子位”；在《物理评论研究》上发表了“近期在量子计算机上捕获非马尔可夫动力学”；在《自然通讯》上发表了“从分段费米表面创建 Majorana 模式”。

第3名——哈佛大学

 

哈佛大学（图片来源：网络）

哈佛大学不断列举其取得的各类科学成就，名次上常年位居量子科学列表的首位。根据微软学术的说法，哈佛大学作为科学和量子研究全球领导者的“传统”将在2021年延续下去，在该研究的量子计算机类别中有1800多个条目。由哈佛研究人员在主要科学期刊和预印本服务器（如 ArXiv）上发表的一些研究包括：自然方法中生物科学前沿的量子计算；化学评论中相关量子物质的量子信息和算法，以及物理化学与化学物理中的量子计算和量子信息存储。

第4名——马克斯·普朗克学会

 

马克斯·普朗克学会（图片来源：网络）

马克斯·普朗克学会（MPS）成立于1948年，已经培养了20位诺贝尔奖获得者，被认为是世界上最负盛名的研究机构之一。其科学家也在量子计算领域进行着前沿科技研究。今年，MPS是量子计算研究的领导者之一。截止2021年，马克斯·普朗克学会的科学家们已在《科学》上发表了“远距离量子网络模块之间的量子逻辑门”；在《物理评论快报》上发表了“单个超导量子比特上的拓扑二维 Floquet点阵” 等数十篇文章。

第5名——芝加哥大学

 

芝加哥大学（图片来源：网络）

芝加哥量子交易所促进了芝加哥大学、阿贡国家实验室、费米国家加速器实验室、伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校的跨界研究活动。

在美国，其中心地带也是量子世界的中心，这在很大程度上要归功于芝加哥大学。2021年，芝加哥大学的研究人员参与了多项关键的量子计算研究，其中包括发表在《应用物理评论》上的“工程动态甜蜜点以保护量子位免受1/f噪声的影响”；发表在《物理评论快报》上的“用于量子计算设备上可扩展分子模拟收缩特征值方程的量子求解器”；发表在《ASPLOS 2021》上的“精心策划的三重奏：使用3量子位门编译量子程序中的高效通信”。

芝加哥量子交易所是在芝加哥大学学习更多关于量子科学的重要资源来源。

第6名——中国科学院

 

中国科学院（图片来源：网络）

中国科学院是第一个进入国际顶级量子研究机构名单的中国研究院。短短几个月时间内，中科院就累积发表了千余篇论文。该量子计算研究进展列表中的最新论文是发表在《自然物理学》上的“能量分辨多体定位的观察” ；发表在《中国物理B》上的“基于里德堡原子的量子计算和量子模拟简述”，和发表在《机器学习科学与技术》上的“运用变分自回归网络和量子电路解决量子统计力学问题”。

第7名——加州大学伯克利分校

 

加州大学伯克利分校（图片来源：网络）

加州大学伯克利分校位于加州研发量子技术的国家中心。截止到今年7月，它的研究成果，以及它与工业和政府的稳固关系，使它成为最具生产力研究机构名单的前十名。伯克利研究人员对已发表论文的贡献包括：在《自然物理学》上发表了“平面超导处理器上非平面图问题的量子近似优化”；在《npj量子信息》上发表了“在近期量子计算机上对量子化学进行高效且抗噪的测量”；在《自然评论材料》上发表了“离子阱量子计算机的材料挑战”。

第8名——马里兰大学帕克分校

 

马里兰大学帕克分校（图片来源：网络）

马里兰大学帕克分校是最早上市的量子计算机公司之一 （IonQ）的所在地，并且不断加入TQD（The Quantum Daily）的“最佳”名单，马里兰大学帕克分校在量子计算领域研究成果还在不断产出。UoM（马里兰大学）研究团队参与了以下研究并发表了论文：在《物理评论A》上发表了“在嘈杂的量子计算机上探索多体定位”；在《IEEE》上发表了“微波超导”和在《物理评论B》上发表了“神奇的共形场理论”。

第9名——普林斯顿大学

 

普林斯顿大学（图片来源：网络）

普林斯顿大学成为顶级量子研究机构名单中的第二所常春藤盟校不费“吹灰之力”。作为世界上卓越的学术和研究中心之一，普林斯顿享有盛誉，这种声誉在量子领域同样存在。今年，普林斯顿大学的研究人员参与了期刊和预印本服务器上报道的多项量子技术研究进展，包括发表于《自然通讯》上的“相干时间超过 0.3 毫秒的超导跨量子比特的新材料平台”；发表于《应用物理评论》上的“用于高保真读出腔耦合硅三重量子点的自旋数字化仪”，和在《ASPLOS 2021》上发表的“切割质量控制：使用小型量子计算机进行大型量子电路评估”。

第10名——谷歌

 

谷歌（图片来源：网络）

从开发第一台量子计算机以断言量子霸权的公司，谷歌研究人员在量子计算领域不断取得令人瞩目的进步。今年，该公司的科学家参与了研究，在《量子》上发表了“如何使用2000万个嘈杂的量子位在8小时内分解2048位RSA整数”；在《物理评论 X》上发表了“使用片上微波光子计数器对超导量子位进行高保真测量”；在《自然通讯》上发表了“量子机器学习中的数据力量”。

第11名——东京大学

 

东京大学（图片来源：网络）

日本是技术和信息科学的研究中心，其所拥有的研究能力也延伸到了量子时代。东京大学的科学家们参与了近期研究并发表了以下论文：发表在《量子》上的“可扩展光子容错量子计算机的蓝图”；发表在《欧洲物理杂志》上得“用于量子计算机的量子化学中的Post-Hartree-Fock方法”；发表在《计算和大科学软件》上的“事件分类与高能物理中的量子机器学习”。

第12名——中国科学技术大学

 

中国科学技术大学（图片来源：网络）

我们第二次进入榜单的中国继续以其在量子计算方面取得的科学进步震惊世界。中国科学技术大学的科学家们已经参与量子计算机的相关研究包括：在《中国科学通报》上发表的“在各种平台上测试量子纠错码”；在《美国国家科学评论》上发表的“五量子位量子误差的实验勘探校正码与超导量子位”；在《科学》上发表的“在可编程二维62量子比特超导处理器上的量子漫步”。

第13名——华盛顿大学

 

华盛顿大学（图片来源：网络）

在量子计算领域，位于西雅图的华盛顿大学正成长为量子科学领域的领导者之一。华盛顿大学研究人员近期发表的关于量子计算的研究论文数量激增，这些项目包括：在《欧洲物理杂志》上发表的“量子计算机上分子时间演化的稀疏-哈密顿方法”；在《物理评论 C》上发表的“自洽核结构计算中的纠缠重排”；在《物理评论快报》上发表的“渐近自由的量子比特正则化”。

第14名——牛津大学

 

牛津大学（图片来源：网络）

牛津大学对量子科学的贡献堪称传奇，该大学现在是引领世界从经典到嘈杂中级量子、NISQ及其他领域的领导者之一。以下是牛津大学科学家参与的一些对量子计算领域有影响力的研究项目：发表在《npj量子信息》上的“多指数误差外推和结合用于NISQ应用的误差缓解技术”；发表在《PRX量子》上的“非高斯性作为引力量子理论的特征”；发表在《WIREs计算分子生物学》上的“计算分子生物学中的量子计算展望”。

第15名——杜克大学

 

杜克大学（图片来源：网络）

与其他一些机构相比，杜克大学可能不是与量子计算最直接相关的研究机构。（杜克大学的研究轨迹只能追溯到1998年，而其他一些大学的量子计算工作起源于1980年代，甚至是1970年代……）但正如以下量子项目研究成果所示，这种情况正在发生变化。在《自然评论材料》上发表的“离子阱量子计算机的材料挑战”；在《ArXiv》上发表的“优化稳定器奇偶校验以改进逻辑量子位内存”以及在《西部量子》上发表的“量子计算机的实际应用”。

第16名——美国国家标准与技术研究院

 

美国国家标准与技术研究所NIST（图片来源：网络）

美国国家标准与技术研究所支持美国和世界各地的量子科学研发。NIST研发强的核心在于其研究人员的优秀能力。以下是一些NIST参与的研究项目：在《PRX量子》上发表的“用于量子点设备状态识别的基于光线的框架”；在《自然材料杂志》上发表的“迈向数据驱动的下一代透射电子显微镜”；以及在《自然杂志》上发表的“使用光子链接控制和读取超导量子位”。

第17名——斯坦福大学

 

斯坦福大学（图片来源：网络）

斯坦福大学处于最热门的技术热点话题上，地理位置优越，是高科技领域的顶级研究机构之一。在量子计算方面，其最近的出版物显示其科学家们参与了以下项目：在《ArXiv》上发表了“量子置换同步”；在《物理评论 A》上发表了“在近期量子计算机中回收量子位”；在《工程纳米结构 XI 的光子和声子特性》上发表了“连接和缩放半导体量子系统”。

​第18名——加州理工学院

 

加州理工学院（图片来源：网络）

加州理工学院正在成为一个“量子强国”上迅速发展。加州理工学院科学家近期完成的部分工作包括：在《自然通讯》上发表的“量子机器学习中数据的力量”；在《npj量子信息》上发表的“电子结构量子模拟的低秩表示”；在《PRX量子》上发表的“使用量子虚时间演化的自旋系统的有限温度静态和动力学特性的量子计算”。

补充说明

上述列表并非详尽无遗。Microsoft Academic 拉取了2021年迄今为止发布或展示量子计算研究成果的顶级研究机构的名单。该列表可能会因论文出版时间表、会议发布时间、搜索词优化等其他客观因素发生变化。

文：马特·斯韦恩

编译：慕一

编辑：王珩

注：本文编译自“The Quantum Daily”，文章中的信息或所表述的观点意见，均不代表量子前哨同意或支持。