由于昂贵的武器系统耗资巨大：想想每架F-35战斗机就需要1亿多美元，人们很容易忘记美国国防部是一个吝啬鬼。

约翰·伯克（John Burke）

在本月举行的量子经济发展联盟（QEDC）年会上，国防部最高量子研究主管约翰·伯克（John Burke）提醒与会者：“在军队为人员支付燃料、食物和弹药费用后，就没有那么多钱剩下来购买新技术了。因此，它需要非常低廉的价格。”

这种观点指导着美国国防部在量子信息科学方面的努力。

毫不奇怪，国防部对包括量子计算机在内的所有量子信息科学都很感兴趣，尽管后量子密码学和量子传感器可能是当前更优先的项目。不过，量子计算的成本、该技术所处的年轻阶段以及国防部明确界定的任务等问题，正在削弱国防部对量子计算的热情。

国防部量子科学首席主任伯克在QEDC会议上介绍了国防部在QIS方面的努力，在承认其潜力的同时，也对其准备程度和成本持谨慎态度。对于国防部来说，量子计算的底线（the bottom line）似乎是我们还没有达到的目标，尽管他鼓励QEDC成员和整个行业继续努力，并利用国防部越来越多的行业推广活动。

以下幻灯片大致展示了国防部的量子计算思路。

量子计算：当前量子计算硬件能力与应用空间之间的差距。业内声称在5年内缩小量子退火，但这不是国防部目前的评估结果

伯克简短的评论清楚地表明，国防部正在密切关注量子计算的发展，但并没有跃跃欲试。

“正如许多人注意到的那样，我们现在的策略是观望。我们似乎需要更积极主动地了解量子计算的影响。”

毫无疑问，伯克并没有分享国防部所有的量子研发活动，但有趣的是，他在演讲的一开始就强调了一个“警示故事”。

“在我职业生涯的早期，我曾试图为GPS卫星开发新的时钟，我想给你们讲一则警世小故事。正如我已经强调过的，GPS对经济产生了巨大的影响。几年（10 年）前的一项研究估计，基于GPS的全球收入约为2,270亿欧元，而美国估计每年约为560亿美元。”

“这是一个巨大的影响。但其前提是量子技术以制造原子钟，但这些原子钟的价值（成本）非常低。因此，国防部每年要为这项活动支付大约1000万美元，[而]其杠杆作用是巨大的。”

“这里有一个轶事。芯片级原子钟（CSAC）可以说是本世纪最成功的新量子技术之一。它始于2000年，现在是2023年，23年后的今天，我们仍在研究它。”

“我们为什么要这样做，而这项技术本身早在几十年前就已经研究出来了——这是因为制造国防部所需的商品级量子钟的成本并不高。芯片级原子钟的造价大约是每个几千美元。DARPA 通过多家公司开发这款时钟的最初原因是因为它需要为国防部提供大约100美元的单价。”

伯克所说的工作是由美国国防部国防高级研究计划局（DARPA）资助的，目的是开发一种微型芯片大小的原子钟，用于便携式设备。

“在军事装备中，当全球定位系统无法使用时，它有望为士兵提供更好的定位和作战空间态势感知能力。这些原子钟的商业制造始于2011年。CSAC是世界上最小的原子钟，尺寸为4 x 3.5 x 1厘米（1.5 x 1.4 x 0.4英寸），重35克，功耗仅为115毫瓦，经过数年运行后，每天可将时间保持在100微秒以内。2019年，NIST展示了一种基于铷原子振动的更稳定设计。这种新设计尚未商业化。”

伯克指出：“我经常在专家身上看到这种有缺陷的信念，即产生巨大的影响，例如量子计算机就是如此，他们期望在一个巨大的市场中产生巨大的影响，但价值主张并不那么清晰。在国防部，我们需要更加关注对国防部内部价值主张的评估。这意味着与工业界不同的东西。我很关注这一点。”

“因此，说到量子计算，我们有这种硬件等进展的两分法。现在有很多应用。但两者之间存在差距。我们目前的评估是，目前的能力与它们可能产生的价值之间存在很大差距。我们从事量子计算的基础研究已经有很长一段时间了，可以追溯到上世纪90年代中期，甚至更早。”

伯克表示，在现阶段，国防部正寻求更多地利用行业资源。

“我们有新的项目。DARPA ONISQ（使用含噪声的中等规模量子设备进行优化）、DARPA US2QC（用于实用规模量子计算的未充分探索系统）和量子基准测试是目前正在开展的三个项目。我们已将微电子公共中心（原型设计）纳入枢纽，作为对行业基础的推动。实际上，今年还有一些拨款，我们正等待国会决定如何利用这些拨款来开展更多的活动，其中一些活动也将重点放在行业面孔上。”

国防部三大量子项目链接：

https://www.darpa.mil/program/underexplored-systems-for-utility-scale-quantum-computing

https://www.darpa.mil/program/optimization-with-noisy-intermediate-scale-quantum-devices

https://www.darpa.mil/program/quantum-benchmarking

“不过，DARPA的这三个项目一直专注于提供分析，以便我们能够对未来的量子计算提出更有力的主张或更好的评估。我不得不说，我认为我们的评估会随着时间的推移而改变，应用与能力之间的差距正在缩小。很明显，每个人都在为此而努力。因此，我们需要开始思考如何抢占先机。这看起来像什么？是什么？”

“所以，这个时间表列出了问题是我们今后该怎么办？答案是我们不知道。但我认为，现在正是努力弄清楚这个问题的时候。我们该怎么做呢？有一长串想法。但不能仅仅局限于有哪些算法、有哪些特定方法的能力，还要深入到所有的细节层面：从潜在的好处、它与经典计算的实际对比、所有经典计算可能的前进方向，以及估算这些东西的实际经济价值和影响。”

“基本上，国防部需要提出一个非常有力的效益声明。量子计算到底有什么好处？然后是成本：实际制造一台这样的设备、运行一台这样的设备需要多少成本？我认为，随着量子计算机的发展，政府（更不用说国防部）必须就如何使用量子计算机做出决定。我们需要在做出决定的框架中抢占先机。”

参考链接：

[1]https://www.hpcwire.com/2023/12/19/dod-takes-a-long-view-of-quantum-computing/

[2]https://ia.acs.org.au/article/2023/govt-keeps-quantum-spending-secret.html

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