量子计算，虽仍处于革命性技术发展的早期阶段，却比想象中的更为接近我们。以下是达里奥·吉尔(Dario Gil)于2020年9月1日对此方面的看法：
全功能的量子计算机和一个新的量子产业可能会比许多人预期的更早出现-这要归功于美国能源部刚刚宣布的五个新的国家量子信息科学研究中心。最近启动的国家量子倡议法案于2018年12月签署成为法律，这一最新进展将在五年内获得6.25亿美元的资金。
这是一件大事：来自学术界、美国国家实验室和工业界的研究人员将首次并肩工作，旨在加快基础量子信息科学的研究。而更多的研究应该会让我们更接近先进的量子技术和量子信息科学的最宏伟目标，创造一种可以无限计算而不会出错的容错量子计算机。
我们为什么需要量子计算机？我们需要他们加快科学发现的进程，这样我们才能解决一些我们最大的全球挑战，从为更高效的碳捕获工厂和电池设计新材料，到更好的药物和疫苗。传统上，材料设计在很大程度上依赖于愉快的意外事件或漫长而乏味的反复试验过程。在过去的半个世纪里，经典计算机通过执行分子模拟极大地加速了这一过程。尽管如此，经典计算机不能足够精确地模拟复杂分子，这就是量子计算能够提供帮助的地方。
量子计算机依靠与原子相同的物理规则来处理信息。就像传统的、经典的计算机执行逻辑电路来运行软件程序一样，量子计算机利用叠加、纠缠和干涉的物理现象来执行量子电路。不久的一天，他们应该能够在当前和未来最先进的经典超级计算机无法实现的情况下进行数学计算。
但要做到这一点，我们将需要建造计算没有错误的量子机。量子计算机依赖于脆弱的量子比特，量子比特的缩写是量子比特，只有当它们处于微妙的量子态时才有用。任何外部干扰或“噪音”，如热、光或振动，都不可避免地将这些量子位猛然拉离其量子态，并将它们转变为规则位。
克服这一障碍超出了单个团队的极限，我们需要来自学术界、国家实验室和工业界的数十名科学家来帮助我们实现这一目标。这就是新中心的用武之地。最后，他们将让我们所有研发部门的人才在与量子相关的问题上合作。
以建立一个计算没有错误的量子系统为例。我们最好的理论估计，要做到这一点，我们应该在一块冷却芯片上建造具有数千万量子比特的机器。但我们不想冷却足球场大小的量子芯片。为了避免它，我们需要许多突破-这意味着我们必须投资于大规模的研究。幸运的是，一些最新的结果表明，有可能减少我们实现纠错码所需的量子比特数。
但即使我们实现了这一点，我们也必须克服另一个障碍：连接量子处理器，就像我们使用内部网连接今天数据中心内的计算机芯片一样。这需要量子互连，将存储在处理器量子比特中的脆弱量子信息转换成不同的量子格式(比如光子)，从而将数据“传递”到另一个处理器。这一领域的进步必须将超导量子比特和光纤等截然不同的技术结合起来，同时解决材料科学和量子通信方面的突出挑战。
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