河北
随着量子计算逐步迈向大规模部署，一项新研究正在审视其未来的能源、水资源和材料需求。
橡树岭国家实验室杰出科学家大卫·麦科勒姆正牵头该项目。麦科勒姆还是田纳西大学诺克斯维尔分校霍华德·H·贝克公共政策与公共事务学院能源、交通与环境政策中心（CETEP）的联合教授。这项工作旨在为未来几十年的量子基础设施部署提供参考。它研究的是从实验环境走向商业规模应用的技术。量子计算有望在药物研发、材料科学、人工智能和网络安全等领域带来突破。
“量子计算带来了巨大机遇，从加速科学发现到解决复杂的优化问题，”麦科勒姆说。“与此同时，它也引发了关于大规模运行这些系统所需能源、水资源和材料的新问题。我们的研究旨在抢在资源和供应链瓶颈出现之前，提前应对这些问题。”
这项研究的详情发表在最近的两篇论文中，分别刊登于《可再生与可持续能源转型》和《自然综述·清洁技术》。
这两项研究是首次尝试量化大规模、容错量子计算机的能源需求。它们还分析了这些系统在规模化运行时的物理资源需求。一些专家预计，量子加速数据中心将在2030年代末及以后投入使用。McCollum及其同事重点研究超导量子比特（“qubit”）技术，这是当今最成熟的方法之一。谷歌、IBM及其他科技公司已重金投入此类系统的研发。
该研究的主要发现包括：
- 电力需求可能相当可观，但仍在可行范围之内
- 水和氦-3（一种稀有同位素）的需求可能会限制发展
- 技术再高效，也不一定能减少能源需求
- 量子技术领先的国家通常没有把能源和资源影响放在国家量子路线图的重要位置
- 因为计算技术变化快，研究怎么给量子技术找条稳妥的路，什么时候开始都不算早
除了已发表的论文外，McCollum的团队还开发了一个面向公众的量子技术路径数据看板。这个看板能直观展示不同部署场景下对能源、资源和基础设施的影响。橡树岭国家实验室也为该项目设立了一个专门网站。
这个项目反映出CETEP一直致力于把科学跟现实中的政策难题挂钩。现在社区和能源系统都在忙着应付越来越大的AI需求，这项研究就把话题延伸到了下一代计算上。
虽然量子计算还没大规模用起来，但大家对它长期的资源需求关注得不多。这个项目正好补上了这块短板。现在能源系统已经被AI和数据中心压得喘不过气了，搞清楚接下来会发生什么特别关键。搞明白了这些，就能避免以后在大范围上再碰到类似的瓶颈。
更多信息： David L. McCollum 等人，《量子计算的未来充满不确定性，其大规模应用可能对能源和物理资源产生潜在影响》，《可再生与可持续能源转型》期刊（2026年）。DOI: 10.1016/j.rset.2026.100140
David L. McCollum 等人，《量子计算对能源和物理资源的影响，值得更多关注》，《自然综述：清洁技术》期刊（2026年）。DOI: 10.1038/s44359-026-00156-3
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