从量子尺度的现象级研究中取得实际优势和社会效益一直是量子信息科学长期寻求的里程碑。
近日，美国国家科学基金会（U.S. National Science Foundation，NSF）宣布，将对五个试点项目进行500万美元的初始投资，旨在通过迈出创建NSF国家量子虚拟实验室（NQVL）的第一步来帮助实现这一里程碑，NQVL是首个此类国家资源，旨在更快地开发和使用能够满足具体需求的量子技术。
这五个新的试点项目最初的时限为12个月，每个项目的资金为100万美元，由量子专家和其他来自学术界、工业界、国家实验室和政府等不同背景的人士领导。预计今年晚些时候将宣布另外五个试点项目。试点项目团队将受邀竞争更大的奖项，进而为NQVL的项目设计和开发提供资金，这种资产的归集和资源的整合将促进多样化的量子研究和开发。
美国国家科学基金会数学和物理科学部代理助理主任丹妮丝·考德威尔（Denise Caldwell）表示：“美国国家科学基金会国家量子虚拟实验室阐述了NSF正在采取的一种由多个复杂的步骤和应用流程组成的新方法，旨在促进将新的科学思想转化为有益于社会的应用技术的全面开发和研究。作为一种共享的国家资源，NQVL还将克服依赖于实体研究设施的局限性，任何合格的研究人员或学生都可以加入到研究中，无论他们在美国的什么地方。 ”
NQVL将通过作为一个跨地理分布的国家资源来扩大对专业研究基础设施的访问。NQVL 将成长和适应，并抓住新出现的机会，加速将基础科学和工程转化为由广泛和多样化的用户社区共同设计和维护的实际应用，这些用户社区涵盖了计算、网络和传感领域。
美国国家科学基金会技术、创新和伙伴关系助理主任欧文·詹钱达尼（Erwin Gianchandani）表示：“美国未来的竞争力取决于如何将技术创新更快的转化为市场和社会的成果，以及如何为了这些新的工作岗位而培训美国的劳动力，通过NQVL，国家科学基金会将投资于资源，用于新型量子技术的研究和实验，开启从新材料发现到医疗干预等一系列学科的新机会，同时提供关键的劳动力发展机会，以填补未来十年预期的量子工作岗位。 ”
NQVL在其生命周期中将提供劳动力培训和教育机会，以培养美国的STEM劳动力，这些劳动力最终将引领未来的产业。实现访问民主化和建设国家量子科学能力是美国国家科学基金会实现2018年"国家量子倡议法案"中确定的科学和技术进步战略的一部分。
试点项目的团队将受邀提交美国国家科学基金会最新NQVL资金征集的建议书。被选中接受NSF资助的团队将设计和使用试验台来完善他们的方法，创建基于量子的技术原型，并将他们的项目推进到下一个阶段。NSF预计将在NQVL开发过程的后期选出一个负责协调团队活动的中心枢纽。
首批五个NQVL试点项目分别为：
基于量子特性的量子广域网络（SCY-QNet）：该团队由石溪大学牵头，与哥伦比亚大学、耶鲁大学和布鲁克海文国家实验室合作，旨在构建一个长距离的10节点量子网络，通过量子通信和分布式量子处理来展示量子优势。这些技术进步将有助于实现安全和隐私保护的远程通信系统。
量子特性的俘获离子系统（QACTI）：该团队由杜克大学牵头，与芝加哥大学、塔夫茨大学、北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳农业与技术州立大学合作，将致力于创建一个256量子比特的离子阱量子计算系统。该系统可以通过互联网进行控制，并能够运行各种量子模拟和计算。
在可编程量子计算机上的深度学习（DLPQC）：该团队由麻省理工学院牵头，与哈佛大学、加州大学洛杉矶分校和马里兰大学合作，致力于开发具有100多个量子比特的量子计算平台，用于纠错计算，能够进行复杂的多体分析，以解决化学、先进材料和物理学中的问题。
量子传感与成像实验室（Q-SAIL）：该团队由加州大学洛杉矶分校牵头，与特拉华大学、加州理工学院和麻省理工学院合作，旨在开发基于二维囚禁离子阵列的量子传感器。这种传感器有可能大大推进频率计量，其应用包括电信和导航、天文学和医学中使用的太赫兹成像以及其他领域。
光子学的量子计算应用（QCAP）：该团队由新墨西哥大学牵头，与新墨西哥州立大学、桑迪亚国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室、Skorpios Technologies股份有限公司和Hoonify Technologies股份有限公司合作，该团队的目标是使用单片集成量子光子在芯片上制造量子计算机，最终通过与业界的合作将该技术开发成商业上可行的产品。
