2026年8月26日——西北大学将在下一阶段的一项重大区域计划中发挥关键作用，该计划致力于使量子计算更具可扩展性和实用性。

美国国家科学基金会已续期由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校领导的混合量子架构与网络量子跃迁挑战研究所（HQAN），在五年内提供3750万美元资助。西北大学与伊利诺伊大学、芝加哥大学以及威斯康星大学麦迪逊分校同属该研究所的核心区域团队，斯坦福大学和麻省理工学院林肯实验室提供关键能力。

西北大学麦考密克工程学院的计算机科学与计算机工程教授Nikos Hardavellas将通过伊利诺伊大学的子资助项目担任西北大学的首席研究员。Hardavellas同时还是西北大学量子信息研究与工程研究所（INQUIRE）执行委员会成员。该研究所是连接量子计算、通信、传感和材料领域研究人员的全校性平台。

HQAN专注于模块化量子计算：连接较小的量子处理单元，使它们能够作为一个更强大的系统协同工作。这种方法有望克服构建单一且规模不断增大的量子处理器所面临的部分难题。

在HQAN第二阶段，Hardavellas及其西北大学团队将研究用于不同量子比特种类的互连芯片之间模块化量子处理的算法和技术，并开发软件以优化量子计算，同时向用户隐藏这种复杂性。他们的工作将朝着释放分布式量子计算全部潜力的方向迈出决定性一步。

“模块化量子计算是向前发展的必然路径，因为单片芯片无法扩展到解决重大问题所需的规模，”Hardavellas说。与此同时，他指出，没有任何单独的量子比特技术能够同时提供长相干时间、低错误率、快速门操作、高连接性以及可扩展且成熟的制造工艺。“混合模块化量子架构提供了一条组合这些技术的路径，并能实现任何单一模式都无法单独达到的性能，”他解释说，并指出这种做法类似于经典系统的发展方式。他表示，一个关键的考量是如何自动且最优地将计算分配给具有不同量子比特模态和能力的芯片。“通过HQAN，我们力求在回答这一问题上取得根本性进展，”Hardavellas说。

HQAN的合作建立在西北大学在量子科学与工程方面的优势之上，依托INQUIRE所推动的跨学科研究社区。Hardavellas特别表示：“我们很幸运有计算机科学助理教授、INQUIRE成员Kate Smith，为这项工作贡献她在量子系统领域的深厚专业知识。”

获得续期后，该研究所汇集了来自6家机构的45名高级研究人员，以及包括谷歌、IBM、IonQ和Quantinuum在内的16家行业合作伙伴。其第二阶段将寻求在模块化量子平台上演示关键操作，同时推进使此类系统具备实用性所需的算法、编译器、纠错方法和物理互连技术。

西北大学的参与是以该校日益丰富的量子研究项目和区域合作积累为基础。通过INQUIRE，来自工程、物理、化学、材料科学及其他领域的研究人员跨越学科边界，推动量子信息科学的发展，并培养下一代量子科学家和工程师。