2026年5月28日——美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）正致力于推动量子计算技术的发展，以帮助解决能源、物理、化学及其他领域的重大挑战。

这项工作的一个重要部分，是为处于量子计算研发前沿的企业提供重要资源，并培养未来的量子人才队伍。伯克利实验室与产业界及整个量子研究生态系统（从理论到应用）合作，共同制造和测试基于量子技术的设备、开发软件和算法，并构建原型计算机和网络。这些能力也使伯克利实验室能够在“量子加州”计划中发挥关键作用，这是一项全州范围内的新举措，旨在协调加州在量子技术、人才发展和经济增长方面的领导地位。

“伯克利实验室的专业知识和能力是国家量子生态系统的重要组成部分，有助于确保突破性成果能够从实验阶段走向实际应用，”量子系统加速器主任兼伯克利实验室科学家Bert de Jong表示。

以下是伯克利实验室已成为国家量子生态系统关键组成部分、并支持产业发展等多个方面的具体体现：

用于新型纠缠技术的量子应用网络测试平台 (QUANT-NET)

QUANT-NET正在构建一个三节点分布式量子计算测试平台，该平台连接了伯克利实验室与加州大学伯克利分校，通过5公里光纤实现量子纠缠分发。该项目由伯克利实验室和ESnet的研究人员领导，并与来自加州大学伯克利分校、加州理工学院和因斯布鲁克大学的联合首席研究员合作。它是美国能源部唯一的分布式量子计算专用测试平台。QUANT-NET团队与行业合作伙伴协作，在测试平台上开发和部署他们的相关组件，提供其模块化软件供其他量子网络使用，并与研究界分享在测试平台上取得的技术进步。

该团队在构建实用、可扩展的量子网络方面取得了重大进展。该测试平台目前提供定制的离子阱量子计算节点，并采用领先的、专为量子通信优化的3D打印微阱。团队还部署了到电信频段的量子频率转换，并开发了一个创新的模块化量子网络软件平台，该平台采用两级框架来自动化量子网络操作。这种两级方法最近在2025年IEEE量子周会议的量子网络与通信轨道上获得了最佳论文奖。

量子系统加速器 (QSA)

由伯克利实验室领导、与桑迪亚国家实验室合作的量子系统加速器 (QSA)，是美国能源部五个国家量子信息科学研究中心之一。QSA成立于2020年，并于2025年续期，汇聚了来自顶尖学术机构、行业和国家实验室的专家，致力于开发能够解决传统计算机无法企及的科学问题的量子设备，采用三种领先的量子比特技术：离子阱、超导系统和中性原子。

通过这些跨领域合作，QSA的科学突破——例如中性原子的可重构阵列系统——已被产业界采纳，QuEra等公司部署了其硬件，柔性电缆技术也获得了商业许可。QSA已展示了一个拥有256个原子的量子模拟器，推动了量子硬件在实际应用中的可扩展性和能力。其开源QubiC控制系统，也已被NVIDIA的NVQLink等行业合作伙伴利用，支持可扩展的设备基准测试和算法开发。

QSA的创新生态系统包括专门的行业圆桌会议，合作伙伴可以获得更广泛的资源，例如世界级的量子代工厂和国家用户设施、开源软件以及快速设计的量子比特能力。这些资源为行业合作提供了清晰的切入点，并使与成熟企业和初创公司的成功合作成为可能。

国家能源研究科学计算中心 (NERSC)

国家能源研究科学计算中心 (NERSC) 通过高性能计算支持超过11,000名科学研究人员的工作。自2022年起，NERSC的 QIS @ Perlmutter 计划为量子信息科学项目提供计算时间和专业知识，已向来自国家实验室、产业界和学术界的30多个QIS项目团队授予了超过50万计算小时。此外，NERSC的量子计算访问计划为部分用户提供了访问IBM和QuEra Computing公司量子计算机以进行研究的权限。NERSC与NVIDIA、QuEra、Xanadu、Rigetti等公司合作，开展量子模拟、误差缓解、化学、材料科学和凝聚态物理领域的项目，从而在超算规模上加速量子模拟。

分子铸型厂 (Molecular Foundry)

分子铸型厂为最小尺度的研究提供专业知识、仪器设备和工具开发。由于纳米尺度的现象几乎触及所有科学领域，分子铸型厂汇聚了广泛的能力，所有能力均在同一屋檐下实现。这里的研究人员致力于提高对材料中量子现象的基本理解，以期在量子计算和传感的相干性和可扩展性方面取得突破。产业界研究人员可以与工作人员合作，整合原子尺度的合成与设计、多模态表征、人工智能加速理论和器件反馈来实现这些目标。可用工具包括一个量子信息科学集群工具，使研究人员能够在单个自动化系统中实验数十种用于制造量子比特组件的材料和方法，以及一台即将交付的稀释制冷机，该设备将能够对量子比特进行高通量分析。

先进光源 (ALS)

先进光源 (ALS) 产生明亮的X射线、紫外线和红外光束，用于前沿研究。每年，多达2,000名来自工业界、学术界和国家实验室的科学家使用ALS以原子精度探测材料——这是支撑从半导体到能源存储等众多技术的基础。ALS的能力通过实现对新材料（包括超导体、拓扑绝缘体和原子级薄磁体）中量子态的可视化和控制，推动了量子前沿的发展——帮助产业界加速下一代电子和量子设备的创新。

培养未来人才队伍

在前沿量子研究不断拓展技术边界的同时，国家实验室也在帮助培养一支能够适应这个快速演变领域的未来人才队伍。QSA走在这一努力的前沿，每年培养超过150名研究生和100名博士后，建立强大的量子人才储备，以确保美国企业和研究机构在该领域保持领先地位。

作为对伯克利实验室QSA工作的补充，先进量子测试平台 (AQT) 的实习和动手研究项目为本科生、研究生、博士后和早期职业研究人员提供了在量子器件设计与制造、低温工程和可扩展量子软件等领域的职业发展准备。从AQT毕业的研究人员随后在科技公司、初创企业和研究机构引领创新。通过合作研发、硬件合作伙伴关系和熟练人才，AQT巩固了美国在变革性量子技术领域的领导地位。

在研究生和博士后培训的坚实基础之上，伯克利实验室还致力于在学生更早的教育阶段就吸引他们参与其中。伯克利实验室的学术学习实习与教职培训办公室（前身为人才发展与教育和K-12 STEM教育项目），与桑迪亚国家实验室等合作伙伴一起，正在开发在学生的职业道路尚未完全确定之前就向高中生和教育工作者介绍量子概念的项目。其目标是激发好奇心，培养基础技能，并为未来的量子职业生涯创造途径。

QSA的量子计算数学和物理学夏令营 (QCaMP) 就是一项面向高中生和教育工作者的开创性举措。这个项目最初只是一系列简短的在线课程，现已发展成为全面的线下项目。迄今为止，QCaMP已惠及全国超过300名教育工作者和200多名学生。许多往届学员——包括学生和教师——已回到伯克利实验室担任量子研究实习生。乘着这一势头，伯克利实验室计划在2026年深化与社区学院和大学的合作，进一步强调就业准备。

先进光源、国家能源研究科学计算中心和分子铸型厂是位于伯克利实验室的美国能源部科学办公室用户设施。