法国四机构合作优化量子计算机能源效率，总投资610万欧元
法国四机构合作优化量子计算机能源效率，总投资610万欧元
法国电力公司EDF与量子计算公司Quandela和Alice & Bob以及法国国家科学研究中心（CNRS）签署了一项协议，就一项创新项目进行合作，以优化量子计算中的能耗。
图：EDF、Quandela、Alice & Bob和CNRS合作
来源：Quandela
该项目名为“量子电路的能量优化”（OECQ），将在第一阶段比较高性能计算（HPC）系统与量子计算机的能量需求。此分析将基于相关的行业用例及其所需的高级计算。该项目的这一部分将提供量子计算机全栈能耗的首次测量。
在第二阶段，该项目将专注于优化量子计算机的能耗，不仅解决量子处理单元(QPU)本身所需的能量，还解决为QPU供电的辅助技术所需的能量，预计这些技术将占量子系统总能耗的相关份额。
OECQ项目“师出有名”
OECQ项目汇集了一个跨学科的团队，汇集了基础研究和行业研发；
EDF是能源转型的主要参与者，提供行业用例，以及经典和量子计算专业知识。EDF确定需要密集计算能力的相关用例，因此潜在的高能耗。根据其在算法开发方面的经验，EDF在2017年决定建立一个量子计算研究团队，以测试这些未来机器的计算和能源性能。这与EDF自2021年以来采用的负责任数字集团方法一致。作为一家综合能源运营商，EDF从事能源业务的各个方面：发电、配电、交易、能源销售和能源服务。集团在低碳能源领域处于世界领先地位，低碳发电量达434TWh，主要以核能和可再生能源（包括水电）为基础的多样化发电组合。
图：EDF2023年关键数据
来源：EDF
Alice & Bob是一家位于巴黎和波士顿的量子计算公司，其目标是创建第一台通用的、容错的量子计算机。Alice & Bob成立于2020年，已经筹集了3000万欧元的资金，雇佣了超过95名员工，并展示了超过谷歌或IBM等科技巨头的实验结果。Alice & Bob专门研究猫量子比特，这是该公司创始人开发的一项开创性技术，后来被亚马逊采用。Alice & Bob最近展示了其cat架构的强大功能，与竞争方法相比，它可以将构建有用的大规模量子计算机的硬件要求降低多达200倍。Alice & Bob专注于量子处理单元和算法开发。他们将测试他们创新的超导量子比特架构——猫量子比特的能量需求。任何人都可以通过云访问来测试Alice & Bob猫量子比特。
图：Alice & Bob成果
来源：Alice & Bob
Quandela是一家量子计算公司，专注于工业级云和本地解决方案。Quandela是光子量子计算领域的领军人物，提供工业级硬件和软件解决方案。该公司利用半导体和光子产业为可扩展的量子计算系统制造量子位技术和模块。Quandela专注于开发有用的量子计算解决方案，致力于量子优势的机器和算法，推动行业向纠错系统发展，使他们的量子转换成为可能。他们的平台基于半导体量子比特器件和集成光子学。
图：Quandela量子产品应用展望
来源：Quandela
Alice & Bob和Quandela将估算如果使用他们当前的量子系统解决所选用例的量子算法所需的能量消耗。然后，他们将利用所获得的见解，构建和测试新的、更节能的量子处理器原型。
CNRS量子能源团队（QET）提供了第一个解决量子计算机全栈能源成本的方法，并在IEEE能源效率标准的开发中发挥了主导作用。
法国国家科学研究中心（CNRS）是世界范围内基础研究的主要参与者，也是唯一一个活跃在所有科学领域的法国组织。在整个项目中，CNRS将确保方法的卓越性，并计算能源消耗的理论界限。
该项目总成本为610万欧元，由法国公共投资银行Bpifrance代表法国政府运营的“法国2030”（France 2030）拨款至多450万欧元。
图：France 2030
来源：法国政府网
“OECQ项目的主要目标之一是从一开始就抓住以节能方式开发量子计算技术的机会”，Alice & Bob首席执行官Théau Peronnin说，“由于量子计算仍处于起步阶段，该项目将对支持成熟量子技术的未来能源基础设施进行评估。此外，由于能源消耗是量子技术的关键成本驱动因素，因此提高这些过程的效率将提供显着的竞争优势。”
“EDF致力于推动负责任和低碳的数字化转型。自2018年以来，EDF一直参与评估量子技术对我们业务的好处。这项技术在计算速度和能量优化方面都具有关键优势”，量子计算主管Joseph Mikael说。
“作为量子能量计划的联合创始人，我们CNRS团队对OECQ感到非常兴奋，这是第一个致力于探索真正量子计算机中量子能量优势的大型项目。它将巩固法国在量子能量学方面的领先地位，并带来一种实践负责任创新的新方式，它考虑到能源资源是有限的这一事实”，CNRS高级科学家Alexia Auffèves说。
Quandela首席执行官Niccolo Somaschi表示：“我们认识到，能源效率在量子计算技术的发展中至关重要。“在我们不断突破极限的同时，以可持续的方式做到这一点至关重要。”
量子技术需要能源计划，法国需要QET
于2022年6月1日发表于《PRX Quantum》期刊的《量子技术需要能源计划》，这篇论文促成了量子能源计划（简称#QEI）的成立。该计划于2022年8月由Alexia Auffèves和Robert Whitney正式启动。
图：《量子技术需要能源计划》
来源：《PRX Quantum》
量子能源计划的使命和目标是创建一个跨学科的量子技术能量学研究路线，推动全球研究和行业社区沿着这条路线发展，启动合作项目以优化量子技术的能量学，并提出相关的新标准和基准测试工具。量子能源计划网站推出了一份宣言和一项民意调查，以盘点围绕该计划的善意并开始建立其社区。它收集了来自36个国家的300多名个人的支持和反馈。随后在2022年11月，宣布了第一批来自量子技术生态系统的合作伙伴组织，这些组织支持量子能源计划（研究组织、HPC 服务提供商、行业供应商和行业协会）。
2023年1月，成立了一个科学委员会，负责监督量子能源计划的各项行动，包括组织其研究界、在其网站上分享科学信息、启动视频频道以及组织计划于2023年11月在新加坡举行的首届#QEI研讨会。该团队仍然是量子能源计划背后的科学推动力，以及世界各地的许多其他研究组织、实验者和行业供应商。
CNRS的量子能源团队近几年来一直在量子项目谋求合作。
ANR Qu-DICE“腔量子电动力学中的量子热动力学”（2019-2022年）。该项目旨在从理论和实验上研究达到精细量子控制水平的平台中的量子信息、能量和熵的通量，即与高精细度腔强耦合的里德堡原子和与固态微腔耦合的半导体量子点。
图：ANR Qu-DICE项目合作机构
来源：QET
FQXI项目NanoQIT“量子信息热力学中的固态纳米力学”（2020-2023年）。该项目由牛津大学的Natalia Ares博士领导，与马德里大学的Juan Parrondo和埃克塞特大学的Janet Anders合作。
图：FQXI项目合作机构
来源：QET
FQXI项目“胶体和超导量子电路中的信息作为燃料”（2020-2023年）。该项目由里昂高等师范大学的Benjamin Huard教授领导，与里昂高等师范大学的Sergio Ciliberto和卢森堡大学的Massimiliano Esposito合作。
邓普顿世界慈善基金会大型资助“量子测量的热力学：引擎、信息和熵”（2020-2023年）。该项目由美国罗彻斯特大学的Andrew Jordan教授领导，与美国圣路易斯大学的Kater Murch博士合作。
图：“量子测量的热力学：引擎、信息和熵”项目合作机构
来源：QET
ANR-NRF项目“QuRes”（2022-2025年）与新加坡CQT的Hui Khoon Ng博士合作。该项目旨在研究容错量子计算的物理资源成本，包括基础和全栈级别，特别关注表面代码。
欧洲旗舰项目“QLSI”（2021-2024年）由法国国家科学研究院尼尔研究所的Tristan Meunier博士和CEA-Leti的Maud Vinet共同开展。我们负责估算硅量子比特量子计算的能量成本。
综合训练网络“QUDOT-Tech”（2021-2024年）由C2N的Pascale Senellart和Loic Lanco共同组成，负责掺杂量子点的自旋光子界面建模。
法国量子战略及展望
法国政府一直在努力提升其在量子领域的地位。2021年1月，法国政府宣布了一项国家量子战略，在五年内投资18亿欧元。该战略旨在将法国定位为量子技术的领导者，并促进创新和工业应用。重点领域包括：量子计算、量子通信和量子传感。
法国有几家研究机构和公司处于量子研究的前沿：
- 法国原子能及替代能源委员会（CEA）是量子技术领域的领先研究机构。
- 法国国家科学研究中心（CNRS）从事广泛的量子研究。
- Atos：一家主要的IT服务公司，积极参与开发量子计算解决方案。
- Pasqal和Alice & Bob：专门从事量子计算的创业公司。
法国政府促进公共研究机构和私营公司之间的合作，以加速创新。这包括资助联合研究项目和培育一个初创企业可以茁壮成长的生态系统。此外，法国正在积极参与欧洲和国际上推进量子技术的倡议。它与其他国家合作，并参与欧盟量子旗舰计划下的项目。
建立最先进的研究设施和量子技术中心是法国战略的重要组成部分。这些基础设施为研究人员和公司提供了开发和测试量子技术所需的资源。
通过实施这些举措，法国的目标是成为快速发展的量子技术领域的全球领导者。