NYU量子研究院如何搭建科学与应用的桥梁

纽约大学（NYU）校园6英里半径内，聚集着500多家科技巨头、银行和医院。这不仅仅是地理位置的优势，更是推动量子科学发现与应用的基础。

当全世界都在竞相利用量子技术时，NYU认为最终的优势不仅在于实验室，更在于围绕其周围密集、高要求且高度互联的城市生态系统。随着纽约大学量子研究院（NYUQI）的成立，NYU将自己定位为这个网络的中心节点——一个"全栈式"的强大机构，坚信已找到了将量子科学转化为切实现实的正确地点和正确时机。

地理邻近优势至关重要，因为量子科学需要这种优势。在全球范围内，寻求实用量子解决方案的努力——无论是在计算、传感还是安全通信方面——部分受阻于分散化问题。物理学家和化学工程师发明新材料，计算机科学家开发新算法，电气工程师构建新设备，但三者往往在孤立的学术领域中工作。

NYUQI的理念是，突破发生在"不同领域之间的界面"，据NYU全球科学技术执行副校长兼坦顿工程学院执行院长Juan de Pablo表示。研究院的建立是为了积极促进这些必要的碰撞——将对量子研究至关重要的物理学家、工程师、材料科学家、计算机科学家、生物学家和化学家整合为一个整体操作。这种机构设计确保一个团队建造的硬件可以立即由另一个团队开发的软件进行测试，以孤立部门永远无法做到的方式加速进展。

NYUQI的整合愿景得到了对这座城市巨大物理承诺的支持。NYUQI不仅仅是一个理论概念；其合作者将被安置在位于曼哈顿西村中心的一个经过翻新的百万平方英尺设施中，并由布鲁克林的最先进纳米制造洁净室作为高科技铸造厂支持。这是理论与物理设备相遇的地方，使研究院能够测试和完善从材料科学到部署的整个过程。

领导这一努力的是NYUQI主任Javad Shabani，他与其他成员一起，正在将研究院转变为与有量子挑战需要解决的私营和公共部门合作伙伴合作的中心。正如de Pablo解释的那样："任何想与NYU在量子方面合作的人，都从那扇门进来，我们会把你送到正确的地方。"对于纽约庞大的科技巨头和金融机构生态系统，NYUQI提供了他们无法自己建立的资源：一个由量子现象、量子信息理论、通信、计算、材料和光学专家组成的凝聚团队，以及将理论发现应用于先进量子技术的结构化路径。

NYUQI的整合结构与其说是关于组织管理，不如说是关于科学要求。量子的挑战在于硬件、软件和编程本质上是相互连接的——每个都必须设计成与其他的协同工作。为了解决这个问题，研究院专注于量子科学的三个应用：量子计算、量子传感和量子通信。

对Shabani来说，这意味着创造一个连接发现与实验的整合环境，从物理组件一直到量子算法中心。这将包括在曼哈顿新大楼的制造设施，以及由Davood Shahjerdi指导的布鲁克林NYU纳米制造中心。纽约参议员Charles Schumer和Kirsten Gillibrand最近获得了100万美元的国会直接拨款，将热激光外延（TLE）技术——允许原子级纯度、最小缺陷和多样化量子材料的流水线应用——引入NYU，标志着该设备首次在美国使用。

对制造的严格控制，可以让研究人员在一个领域取得突破时快速转向——比如，找到像碳化硅这样更便宜、更可靠的材料——可以探索在所有三个应用中使用，并为学术界和私营部门提供对复杂专业设备的独特访问，这些设备的维护知识和成本使它们在正确的人员配备和环境之外几乎不可能维护。

这种速度和适应性是NYUQI的竞争优势。它将分散的挑战转化为整体解决方案，使研究院能够为其纽约邻居解决现实世界的问题——从高度安全的数据传输到下一代药物发现。

整合方法还使NYUQI成为最关键的近期应用的测试平台。以量子通信为例，这对于创建"无法破解"的量子互联网至关重要。在行业首创中，NYU与量子初创公司Qunnect合作，通过纽约市的标准电信光纤在曼哈顿和布鲁克林之间发送量子信息，通过10英里的量子网络连接。NYUQI团队不是在实验室中模拟通信挑战，而是已经利用NYU的全市校园，利用现有基础设施测试曼哈顿和布鲁克林之间的安全量子传输。

这不仅仅是理论；它正在世界上最苛刻、最密集的城市环境中建造一个功能原型。实时、现实世界的部署是其他孤立机构缺少的关键组成部分。当NYUQI取得成果时，该技术将更容易被在他们门外运营的大量金融、科技和通信组织获得。

虽然研究院已经建立了物理基础设施并设计了必要的科学架构，但其持久贡献将是它为新量子经济创造的专业劳动力。这解决了市场最大的缺陷：缺乏不仅在物理学方面受过训练，而且在量子所需的整合、全栈方法方面受过训练的个人。

通过创建100到200名鼓励在计算、传感和通信之间合作的研究生和博士生的管道，NYUQI正在缩小技能差距。这些将是能够同时说物理学家、材料科学家和工程师语言的未来领导者。这种对跨学科人才的承诺也得到了NYU坦顿新推出的量子科学与技术硕士学位项目的推动，使该大学跻身全球少数提供如此专业学位的大学之列。

跨学科教育创造了共同的语言和理解，使来自NYUQI合作的毕业生在当前环境中极其有价值。量子挑战不仅是技术性的；它们也是管理性和哲学性的。与NYUQI合作的工程师将理解纳米制造洁净室的要求和量子计算超导量子比特的基础，就像物理学家将理解大型金融机构等行业合作伙伴的应用需求一样。在整个团队必须能够无缝沟通的领域中，这些是真正有能力快速将发现转化为可部署技术的专业人员。大规模创建人才管道将提供一个缺失的环节，将纽约巨大的商业能量转化为真正的量子优势。

NYUQI的愿景是一项战略地理行为，直接利用了他们新设施外的巨大机会和需求量。通过建立利用这种密集环境所需的人才、技术和结构，NYU不仅仅是参与量子竞赛，更是在积极引导它。

NYUQI的初始假设很简单：最终的优势在于在正确的时间在正确的地点追求科学。现在，研究院将确保下一波科学发现——能够解决金融、医学和安全领域以前难以解决的问题——将在纽约市中心被构思、建造和测试。

Q&A

Q1：纽约大学量子研究院是什么？它有什么独特之处？

A：NYUQI是纽约大学新成立的量子研究院，其独特之处在于采用"全栈式"整合方法，将物理学家、工程师、材料科学家、计算机科学家等不同领域专家整合在一起，专注于量子计算、量子传感和量子通信三个应用领域。

Q2：量子通信技术如何实现"无法破解"的安全传输？

A：量子通信利用量子力学原理创建"无法破解"的量子互联网。NYU与量子初创公司Qunnect合作，已成功通过纽约市标准电信光纤在曼哈顿和布鲁克林之间实现10英里的量子网络连接，测试安全量子信息传输。

Q3：NYUQI如何培养量子领域的专业人才？

A：研究院创建了100-200名研究生和博士生的人才培养管道，鼓励跨计算、传感、通信领域合作。同时推出量子科学与技术硕士学位项目，培养能够同时掌握物理学、材料科学和工程学语言的跨学科人才。