2026年10月8日——美国能源部（DOE）今天宣布发布Quantum Genesis优先应用（QGPAs），这是一套八项关键科学实用性难题，将为Quantum Genesis开发容错且具有科学相关性的量子计算机这一目标提供指引。这项工作直接支持Trump总统“开启量子创新新前沿”行政令中概述的目标 ，并建立在《DOE量子超级计算蓝图》以及科学办公室咨询委员会《量子报告》所提建议的基础上。 

QGPAs将作为量子应用社区的灯塔，为评判容错量子计算机的“科学相关性”提供具体依据，并协调实现当今原本无法实现的新科学进展所需的硬件、软件和领域科学研发。这些优先应用与Quantum Genesis的其他要素一道，将促使来自不同学科的领域科学家与量子研究人员建立直接伙伴关系。他们将共同把量子计算整合到现实世界的科学工作流程中，并对照当今最先进的超级计算方法对性能进行基准测试。 

“Quantum Genesis优先应用是一份大胆宣言，阐明量子计算能力将如何开辟新的科学前沿，”美国能源部负责科学的副部长 Darío Gil表示。“能源部长期以来一直致力于这一领域，而这既关乎将容错量子计算实现为一种科学仪器，也关乎释放它将带来的发现。” 

QGPAs分为四个领域，每个领域都反映能源部使命的一个关键方面： 

• 化学，对光敏过程等复杂化学系统中的反应机理和动力学进行建模。
• 材料，理解量子材料以及极端环境中的材料（如拓扑或超导系统）的基态和动力学。
• 亚原子物理，模拟产生质子和中子的相互作用、原子核结构，以及聚变反应等高密度物质。
• 应用数学，求解支撑大部分科学领域的线性方程和微分方程系统。 

在这些领域内，QGPAs确定了八项应用，并为每项应用提供了目标计算示例。此外，能源部正在关注一系列新兴应用，这些领域的容错量子计算文献尚处早期，但未来可能产生影响，例如等离子体物理、生物化学和优化。 

能源部将利用Quantum Genesis优先应用来指导Quantum Genesis三大支柱的实施：Q竞赛、国家量子计算用户设施，以及针对容错量子计算机应用的重点研究。与此同时，能源部正在与跨机构合作伙伴协作，包括战争部、物理科学实验室和美国国家航空航天局，共同推进更广泛的努力，以促进量子应用。