編譯 方陵生

量子飛躍挑戰(zhàn)研究所計(jì)劃是旨在推進(jìn)量子信息科學(xué)和工程前沿發(fā)展的一個(gè)大型跨學(xué)科計(jì)劃，是量子飛躍計(jì)劃的一部分。挑戰(zhàn)研究所的研究將橫跨量子計(jì)算、量子通信、量子模擬和量子傳感等重點(diǎn)領(lǐng)域，通過(guò)多學(xué)科方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這些領(lǐng)域內(nèi)具體的科學(xué)、技術(shù)和研究人員隊(duì)伍發(fā)展的目標(biāo)。

計(jì)劃提出背景

2018年12月，美國(guó)總統(tǒng)特朗普簽署《國(guó)家量子計(jì)劃法案》，計(jì)劃未來(lái)10年內(nèi)向量子研究注入12億美元資金，由商務(wù)部國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）和美國(guó)能源部（DOE）配合聯(lián)邦政府共同落實(shí)量子計(jì)劃。其中，法案提出了NSF的任務(wù)宗旨：量子基礎(chǔ)研究與教育活動(dòng)以及建立多學(xué)科量子研究與教育中心。目前，NSF正在積極推動(dòng)量子飛躍挑戰(zhàn)研究所（QLCI）計(jì)劃，該項(xiàng)目與法案中多學(xué)科量子研究和教育中心的宗旨是一致的。

量子飛躍挑戰(zhàn)研究所旨在加強(qiáng)跨學(xué)科的研究活動(dòng)，在大學(xué)、非營(yíng)利組織、行業(yè)和政府機(jī)構(gòu)之間建立起新的伙伴關(guān)系，從而加速基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新。研究所通過(guò)多途徑研究，將物理、材料科學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)等領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)融合在一起。挑戰(zhàn)研究所也將與工業(yè)界和其他研究機(jī)構(gòu)展開(kāi)合作，為教育、培訓(xùn)和研究隊(duì)伍發(fā)展制定新的跨學(xué)科方法。結(jié)合這些因素，量子飛躍挑戰(zhàn)研究所將促進(jìn)一個(gè)可持續(xù)的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，可以根據(jù)需要利用來(lái)自不同學(xué)科、研究機(jī)構(gòu)和行業(yè)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，克服量子信息科學(xué)和工程中在科學(xué)技術(shù)發(fā)展和研究隊(duì)伍建設(shè)中遇到的挑戰(zhàn)難題。同時(shí)，量子信息科學(xué)和工程的多學(xué)科性質(zhì)也為更強(qiáng)大的、全新的科技研究方法帶來(lái)希望，開(kāi)創(chuàng)科學(xué)和工程領(lǐng)域內(nèi)新的發(fā)展前景。

事實(shí)上，早在2016年，NSF就公布了一組“大構(gòu)想”，即十個(gè)勇于創(chuàng)新的長(zhǎng)期研究項(xiàng)目的構(gòu)想。這組大構(gòu)想通過(guò)匯聚不同學(xué)科的觀點(diǎn)來(lái)支持融合研究，使美國(guó)保持全球科學(xué)和工程前沿的領(lǐng)導(dǎo)地位。量子飛躍挑戰(zhàn)研究所計(jì)劃是NSF的“大構(gòu)想”之一，其擴(kuò)大了NSF在量子信息科學(xué)和工程領(lǐng)域內(nèi)的廣泛投資。

量子信息科學(xué)與工程利用諸如疊加、干涉和糾纏等深?yuàn)W的量子物理學(xué)理論來(lái)發(fā)展革命性的信息處理方法，這些方法包括量子計(jì)算、量子通信、量子模擬和量子傳感。最近的發(fā)現(xiàn)和突破為這些迅速發(fā)展的領(lǐng)域提供了支持。然而，在實(shí)現(xiàn)量子信息科學(xué)與工程的全部潛力之前，必須克服幾個(gè)基本的技術(shù)性挑戰(zhàn)。這就是啟動(dòng)量子飛躍挑戰(zhàn)研究所項(xiàng)目的動(dòng)機(jī)。

量子飛躍挑戰(zhàn)研究所計(jì)劃的目標(biāo)是適時(shí)支持大膽創(chuàng)新的研究計(jì)劃，5年內(nèi)在明確確定的或具有緊迫性的挑戰(zhàn)目標(biāo)上取得突破性進(jìn)展，具體包括：在尋求明確確定的挑戰(zhàn)目標(biāo)的過(guò)程中，建立一個(gè)知識(shí)多樣化的研究社區(qū)，推進(jìn)量子通信、量子計(jì)算、量子模擬和量子傳感領(lǐng)域的前沿研究；在量子信息科學(xué)與工程研究過(guò)程中與行業(yè)等建立伙伴關(guān)系，形成凝聚力、合作性，達(dá)到國(guó)家級(jí)規(guī)模；通過(guò)跨學(xué)科合作的基礎(chǔ)研究、培訓(xùn)和創(chuàng)新課程，培養(yǎng)一支訓(xùn)練有素的、掌握量子信息科學(xué)與工程所需跨學(xué)科技能的研究人員隊(duì)伍。

根據(jù)目前的發(fā)展水平和所取得的進(jìn)展，現(xiàn)在組織建立挑戰(zhàn)研究所是一個(gè)千載難逢的好時(shí)機(jī)。如今已有了多個(gè)用于量子模擬、量子計(jì)算和安全量子通信的原型平臺(tái)，這些進(jìn)展標(biāo)志著一個(gè)新時(shí)代的到來(lái)，預(yù)示著十年前可望而不可及的一個(gè)新的科技發(fā)展機(jī)遇。新的研究和開(kāi)發(fā)工作正在全球范圍內(nèi)展開(kāi)，以探索更多的機(jī)遇，迎接更多的挑戰(zhàn)。因此，通過(guò)挑戰(zhàn)研究所項(xiàng)目刺激和加速美國(guó)的研究和創(chuàng)新，時(shí)機(jī)已然成熟。

量子飛躍挑戰(zhàn)研究所的特點(diǎn)

QLCI計(jì)劃將支持大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)或有資格的非營(yíng)利組織，通過(guò)多學(xué)科研究方法，在量子信息科學(xué)和工程的科學(xué)和技術(shù)前沿關(guān)鍵領(lǐng)域內(nèi)促進(jìn)重大突破。鑒于QLCI項(xiàng)目旨在促進(jìn)知識(shí)前沿研究，可能需要采取新形式的合作研究來(lái)應(yīng)對(duì)前景最為看好的挑戰(zhàn)任務(wù)。因此，挑戰(zhàn)研究所的大小規(guī)?？赡苡兴煌?，也可能將采取不同形式的組織、合作和運(yùn)作方式，以適應(yīng)不同挑戰(zhàn)任務(wù)的需要。

每個(gè)研究所都將有一位主管，全面負(fù)責(zé)研究所工作，領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)多樣化的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)，以實(shí)現(xiàn)研究所愿景；必須有一個(gè)能夠反映研究所愿景和主要活動(dòng)關(guān)鍵要素的戰(zhàn)略規(guī)劃，戰(zhàn)略規(guī)劃包括研究、教育和研究隊(duì)伍發(fā)展，與其他機(jī)構(gòu)的研究協(xié)調(diào)和伙伴關(guān)系以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；必須有一個(gè)管理和治理計(jì)劃來(lái)指導(dǎo)研究所的運(yùn)作，該計(jì)劃包括全面管理結(jié)構(gòu)、研究項(xiàng)目選擇、咨詢(xún)委員會(huì)建立和組成，以及負(fù)責(zé)研究所研究、教育和研究隊(duì)伍發(fā)展等活動(dòng)的不同部門(mén)主要研究者（PI）的信息資料。

考慮到量子信息科學(xué)和工程的迅速發(fā)展特性，挑戰(zhàn)研究所須擁有在必要時(shí)候改變研究方向的能力和機(jī)制，以滿(mǎn)足在研究所背景下不斷變化的研究和技術(shù)需求。

量子飛躍挑戰(zhàn)研究所的主要活動(dòng)

每個(gè)量子飛躍挑戰(zhàn)研究所將通過(guò)四個(gè)方面的主要活動(dòng)來(lái)完成其使命：跨學(xué)科研究、教育和研究隊(duì)伍發(fā)展、研究協(xié)調(diào)以及伙伴關(guān)系和基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)同發(fā)展。

1.研究領(lǐng)域

量子信息科學(xué)和工程建立在對(duì)各種體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)和硬件平臺(tái)以及應(yīng)用的理解基礎(chǔ)上，其成熟過(guò)程跨越了一系列不同階段。挑戰(zhàn)研究所建議的研究主題包括但不限于：量子通信、量子計(jì)算、量子模擬和量子傳感。挑戰(zhàn)研究所的研究重點(diǎn)可能是一個(gè)主題領(lǐng)域，也可能涉及多個(gè)主題領(lǐng)域，每個(gè)研究所應(yīng)對(duì)整體統(tǒng)一的研究主題有清楚的定位和認(rèn)識(shí)。

安全遠(yuǎn)程通信量子網(wǎng)絡(luò) 長(zhǎng)距離安全量子通信是挑戰(zhàn)研究所的一個(gè)主題。量子源、探測(cè)器、存儲(chǔ)器和中繼器等組件的開(kāi)發(fā)以及用于生成、交換和驗(yàn)證糾纏的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都面臨巨大挑戰(zhàn)。損耗、噪聲、去相干和其他技術(shù)挑戰(zhàn)，可能隨著量子信號(hào)產(chǎn)生和處理的新理念以及材料、設(shè)備、技術(shù)和算法的發(fā)展而得到克服。例如，實(shí)現(xiàn)一個(gè)完全安全的全球量子通信網(wǎng)絡(luò)的愿景，需要多個(gè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)性研究進(jìn)展和技術(shù)創(chuàng)新，需要理論研究人員和實(shí)驗(yàn)人員來(lái)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)原型和擴(kuò)展平臺(tái)。通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)和測(cè)試平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)帶寬、安全性、穩(wěn)定性和具有可擴(kuò)展性的系統(tǒng)級(jí)目標(biāo)，可能將受益于基于工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、材料科學(xué)和物理學(xué)融合基礎(chǔ)上的全新方法。在挑戰(zhàn)研究所內(nèi)促進(jìn)這種融合可能會(huì)提供額外的好處。

量子計(jì)算機(jī)軟件集 提出、開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)一套完整的軟件解決方案是挑戰(zhàn)研究所的一個(gè)潛在主題，這些解決方案是創(chuàng)建高效實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)所必需的。以現(xiàn)有的或即將推出的硬件平臺(tái)、體系結(jié)構(gòu)和電路開(kāi)發(fā)算法、編譯器、語(yǔ)言和編程解決方案，需面對(duì)大量科學(xué)和工程學(xué)上的挑戰(zhàn)，這些技術(shù)挑戰(zhàn)包括針對(duì)不同技術(shù)平臺(tái)、不同應(yīng)用程序的編程語(yǔ)言和算法、基準(zhǔn)測(cè)試、驗(yàn)證、糾錯(cuò)技術(shù)和容錯(cuò)硬件平臺(tái)，以及各種體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)。

此外，量子計(jì)算需要一個(gè)大膽的跨學(xué)科研究計(jì)劃，涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程、數(shù)學(xué)、電氣工程、化學(xué)、材料科學(xué)和物理等領(lǐng)域。挑戰(zhàn)研究所匯聚的各學(xué)科科學(xué)家和工程師可促進(jìn)量子協(xié)同處理、分布式量子計(jì)算、基于云的量子計(jì)算、框架和接口的發(fā)展。反過(guò)來(lái)，這些努力將讓更廣泛的研究群體受益于量子計(jì)算平臺(tái)，從而進(jìn)一步加速創(chuàng)新。

量子模擬算法、架構(gòu)和平臺(tái) 為量子模擬器開(kāi)發(fā)算法、架構(gòu)和平臺(tái)是挑戰(zhàn)研究所的另一個(gè)潛在主題。用其他更可控的量子系統(tǒng)，如捕獲離子、超導(dǎo)電路或中性原子來(lái)模擬分子、材料或核物質(zhì)的研究已奠定了許多基礎(chǔ)。在電子電路中使用量子比特和量子門(mén)算法的數(shù)字方法、哈密頓工程或仿真模擬方法以及混合方法都是人們感興趣的。以上研究主題面對(duì)的挑戰(zhàn)包括開(kāi)發(fā)模擬器架構(gòu)、將一個(gè)系統(tǒng)映射到另一個(gè)系統(tǒng)、初始化量子狀態(tài)、為量子狀態(tài)的受控演化設(shè)計(jì)交互作用、抑制去相干等。

此外，與來(lái)自化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程領(lǐng)域的專(zhuān)家合作，可有助于對(duì)量子模擬器的結(jié)果進(jìn)行解釋和開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用。挑戰(zhàn)研究所可促進(jìn)這種融合，提供額外的新見(jiàn)解，例如更深入地理解熵、拓?fù)洹⒓m纏、缺陷、噪聲等是如何對(duì)多體量子糾纏系統(tǒng)產(chǎn)生影響的。量子模擬還可以提供一種革命性的方法來(lái)研究奇異形式的磁性或超導(dǎo)性物質(zhì)的新?tīng)顟B(tài)，并發(fā)現(xiàn)可能的新應(yīng)用，如在計(jì)量學(xué)中的應(yīng)用。

量子傳感 基于量子系統(tǒng)的計(jì)量和傳感器技術(shù)是挑戰(zhàn)研究所的另一個(gè)主題。從基本常數(shù)的精確測(cè)量到環(huán)境變量的監(jiān)測(cè)，以及從量子態(tài)制備、操作和檢測(cè)中獲得計(jì)量?jī)?yōu)勢(shì)的科學(xué)和工程，給我們提出了許多挑戰(zhàn)，包括利用量子相干、疊加和干涉對(duì)糾纏光子、原子鐘、原子干涉儀、核磁共振光譜儀和金剛石色心進(jìn)行精確測(cè)量的挑戰(zhàn)等。然而，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)最佳輸入態(tài)、利用量子糾纏及開(kāi)拓量子傳感器的新應(yīng)用等，都是令人振奮的挑戰(zhàn)。

利用糾纏光子和量子激發(fā)可以設(shè)計(jì)化學(xué)、生物和生化傳感器，一個(gè)挑戰(zhàn)研究所內(nèi)同時(shí)研究其中的幾個(gè)課題可促進(jìn)傳感器技術(shù)和測(cè)量科學(xué)的變革性進(jìn)展。量子傳感器開(kāi)發(fā)中發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)原理和技術(shù)原理也將對(duì)量子信息科學(xué)和工程的其他應(yīng)用產(chǎn)生影響，包括量子通信、量子計(jì)算和量子模擬等。

2.教育、培訓(xùn)和研究隊(duì)伍發(fā)展

量子技術(shù)的迅速發(fā)展和商業(yè)應(yīng)用的持續(xù)進(jìn)步，需要一支具有跨學(xué)科技能的、不斷增長(zhǎng)的研究隊(duì)伍。QLCI計(jì)劃旨在促進(jìn)對(duì)學(xué)生的培訓(xùn)，使他們能夠掌握新量子技術(shù)的概念模型以及發(fā)展和轉(zhuǎn)化所需的各種技能。QLCI計(jì)劃要求開(kāi)展各種活動(dòng)，包括與工業(yè)界合作等，促進(jìn)學(xué)生在各種環(huán)境中的培訓(xùn)，使他們能夠接觸到融合為一體的各個(gè)學(xué)科，并幫助他們獲得行業(yè)、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和學(xué)術(shù)界所需的資格和技能。

QLCI計(jì)劃將通過(guò)課程開(kāi)發(fā)、對(duì)不同主題研究項(xiàng)目的整合，為促進(jìn)跨學(xué)科研究群體的發(fā)展提供機(jī)會(huì)。相關(guān)工作包括：在各學(xué)科（如計(jì)算機(jī)、電氣工程、物理、材料、數(shù)學(xué)）開(kāi)設(shè)新的學(xué)位課程，為跨部門(mén)共享的學(xué)位課程開(kāi)發(fā)通用跨學(xué)科基礎(chǔ)課程，通過(guò)跨部門(mén)協(xié)調(diào)促進(jìn)跨學(xué)科研究；組織針對(duì)跨學(xué)科研究連接的會(huì)議；開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)原型和測(cè)試平臺(tái)；為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的合作、技術(shù)轉(zhuǎn)讓和商業(yè)化創(chuàng)造創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)。

雖然量子技術(shù)在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用推廣離我們還很遠(yuǎn)，但鼓勵(lì)挑戰(zhàn)研究所解決量子科學(xué)和工程領(lǐng)域的早期教育問(wèn)題已刻不容緩，包括小學(xué)、中學(xué)和高中教育。與博物館等組織的合作以及面向更廣泛受眾的宣傳推廣也將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

目前，量子信息科學(xué)與工程的研究與教學(xué)，很大一部分歸于物理與材料科學(xué)系。這是一個(gè)跨學(xué)科的研究領(lǐng)域，對(duì)于想要進(jìn)入這一研究領(lǐng)域的研究生來(lái)說(shuō)，申請(qǐng)哪個(gè)系的博士學(xué)位并不總是很清楚的。重要的是，科學(xué)和工程的所有相關(guān)領(lǐng)域，包括計(jì)算機(jī)、電氣工程、數(shù)學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)，都越來(lái)越多地涉及量子信息領(lǐng)域。這些領(lǐng)域的研究群體都必須充分參與到課程的開(kāi)發(fā)中來(lái)，以培養(yǎng)新一代的量子工程師，讓他們都擁有使用量子器件和系統(tǒng)作為基本構(gòu)建單元的能力，就像今天的科學(xué)家和工程技術(shù)人員對(duì)晶體管和集成電路的了解和應(yīng)用能力一樣。此外，他們還應(yīng)提供相應(yīng)的評(píng)估計(jì)劃，以評(píng)估最成功和最有效的戰(zhàn)略；同時(shí)讓教育科學(xué)家參與研究，以評(píng)估在一個(gè)旨在解決跨學(xué)科挑戰(zhàn)的研究所中匯聚各學(xué)科人才的研究團(tuán)隊(duì)是如何形成和發(fā)展的。

3.研究協(xié)調(diào)和社區(qū)參與

不同應(yīng)用領(lǐng)域、不同研究群體在研究能力和跨學(xué)科合作方面的成熟度處于不同階段。量子飛躍研究所將提供內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃和外部網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)包括內(nèi)部年度PI會(huì)議和相關(guān)的專(zhuān)題會(huì)議，參與QLCI計(jì)劃的研究生、博士后研究人員都將對(duì)不同研究社區(qū)之間的合作起到協(xié)調(diào)和促進(jìn)作用；外部網(wǎng)絡(luò)包括與其他團(tuán)隊(duì)和相關(guān)部門(mén)的規(guī)劃會(huì)議、研討會(huì)和相應(yīng)的協(xié)作機(jī)制。

這些活動(dòng)的總體目標(biāo)不僅是促進(jìn)和加速挑戰(zhàn)研究所團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新，而且要在全國(guó)范圍內(nèi)讓更廣泛的研究群體參與挑戰(zhàn)研究所相關(guān)領(lǐng)域的研究。這些活動(dòng)將促進(jìn)一個(gè)充滿(mǎn)活力的多學(xué)科研究社區(qū)的發(fā)展，吸引各類(lèi)機(jī)構(gòu)和組織，并在量子信息科學(xué)與工程研究和研究隊(duì)伍發(fā)展的各個(gè)方面促進(jìn)新的交叉和融合。

4.伙伴關(guān)系和基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)同發(fā)展

量子信息科學(xué)與工程正受到世界各國(guó)產(chǎn)業(yè)界和政府的重視。挑戰(zhàn)研究所團(tuán)隊(duì)將與工業(yè)界、美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和國(guó)際合作伙伴建立協(xié)同伙伴關(guān)系，以推進(jìn)研究所的目標(biāo)和宗旨。例如，美國(guó)公司正在開(kāi)發(fā)多個(gè)量子計(jì)算技術(shù)平臺(tái)，與挑戰(zhàn)研究所的合作可能將加速其創(chuàng)新。同樣，通信行業(yè)正在進(jìn)行的關(guān)于安全量子通信的研究將是與挑戰(zhàn)研究所進(jìn)行富有成效合作的基礎(chǔ)。其他工業(yè)部門(mén)，如量子傳感應(yīng)用，預(yù)計(jì)將加大研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)力度，為他們與挑戰(zhàn)機(jī)構(gòu)的伙伴關(guān)系開(kāi)辟新的協(xié)同機(jī)遇。國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在量子信息科學(xué)和工程研究和開(kāi)發(fā)方面也具有諸多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

挑戰(zhàn)研究所研究對(duì)這些伙伴關(guān)系的積極探索應(yīng)予鼓勵(lì)，并利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施資源來(lái)支持研究所的目標(biāo)，包括相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)施，測(cè)試平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以促進(jìn)培訓(xùn)和合作。

計(jì)劃的資助方式

鑒于四個(gè)研究主題領(lǐng)域的技術(shù)成熟度不同，以及相應(yīng)研究群體的參與程度、協(xié)調(diào)能力的不同，QLCI支持兩種類(lèi)型的獎(jiǎng)勵(lì)：（1）一年一度的概念構(gòu)想（CG）獎(jiǎng)，以支持團(tuán)隊(duì)對(duì)量子飛躍研究所的構(gòu)想；（2）五年一次的挑戰(zhàn)研究所（CI）獎(jiǎng)，以建立和運(yùn)營(yíng)量子飛躍挑戰(zhàn)研究所。

概念構(gòu)想獎(jiǎng) CG獎(jiǎng)提供了一個(gè)一次性機(jī)會(huì)，即在正式提交挑戰(zhàn)研究所提案之前，可申請(qǐng)12個(gè)月的概念構(gòu)想獎(jiǎng)，旨在支持組建廣泛融合的研究團(tuán)隊(duì)，制定一個(gè)具有前瞻性的全面愿景的挑戰(zhàn)研究所提案，研究團(tuán)隊(duì)成員將參與潛在挑戰(zhàn)主題下跨學(xué)科研究的早期孵化。資助金額在10萬(wàn)美元到15萬(wàn)美元之間。

CG提案將展示挑戰(zhàn)研究所的愿景和團(tuán)隊(duì)的明確計(jì)劃和潛力，提出明確的戰(zhàn)略，確定某個(gè)挑戰(zhàn)性研究的課題和相關(guān)重點(diǎn)領(lǐng)域、研究團(tuán)隊(duì)和其主要活動(dòng)，為建立量子飛躍研究所提供支持和機(jī)會(huì)。CG活動(dòng)的成果之一是建立的挑戰(zhàn)研究所團(tuán)隊(duì)要擁有在量子信息科學(xué)和工程領(lǐng)域內(nèi)開(kāi)展研究的能力，CG獎(jiǎng)項(xiàng)獲得者將利用這些資金組織多項(xiàng)孵化活動(dòng)，以幫助具體的實(shí)施。

挑戰(zhàn)研究所獎(jiǎng) CI獎(jiǎng)將為量子飛躍挑戰(zhàn)研究所提供五年資金資助。資助金額預(yù)計(jì)在200萬(wàn)美元到500萬(wàn)美元，具體金額將根據(jù)研究所的研究課題、技術(shù)發(fā)展和研究隊(duì)伍建設(shè)的需要，由NSF和獲獎(jiǎng)機(jī)構(gòu)之間合作商定，資金增加數(shù)將取決于共同商定的目標(biāo)、年度項(xiàng)目審查、實(shí)地考察等。

目前，NSF正在召集建立量子飛躍挑戰(zhàn)研究所的提案，CG獎(jiǎng)意向書(shū)申請(qǐng)截止到2019年4月1日，CI獎(jiǎng)提案投標(biāo)截止到2021年2月1日。響應(yīng)這一征集活動(dòng)的提案必須提交給多學(xué)科活動(dòng)辦公室，隨后由NSF項(xiàng)目理事會(huì)的一個(gè)跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)來(lái)管理。

一個(gè)好的、具有競(jìng)爭(zhēng)力的QLCI計(jì)劃提案應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：挑戰(zhàn)研究的主題和跨學(xué)科愿景——通過(guò)基礎(chǔ)科學(xué)和工程領(lǐng)域的跨學(xué)科合作，建立長(zhǎng)期愿景和目標(biāo)明確的研究主題，以推進(jìn)量子信息科學(xué)和工程的前沿發(fā)展；明確的目標(biāo)和里程碑——制定明確的科學(xué)、算法和工程驅(qū)動(dòng)型目標(biāo)，并為五年運(yùn)作設(shè)定具體的目標(biāo)和里程碑；社區(qū)、利益相關(guān)者參與——通過(guò)多樣化、一體化研究社區(qū)的建立和發(fā)展，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)研究所愿景；吸引不同學(xué)科人才，組建跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)——通過(guò)合作、網(wǎng)絡(luò)、研討會(huì)或其他方式吸引人才并提出計(jì)劃，包括研究的協(xié)調(diào)和隊(duì)伍的組建；教育和研究隊(duì)伍發(fā)展——大力創(chuàng)新，以加強(qiáng)和促進(jìn)教育、跨學(xué)科培訓(xùn)、課程開(kāi)發(fā)以及對(duì)量子智能研究隊(duì)伍指導(dǎo)等活動(dòng)；伙伴關(guān)系和基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展——通過(guò)與大學(xué)、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、私營(yíng)部門(mén)研究實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)伙伴、非營(yíng)利組織、州和地方政府實(shí)驗(yàn)室以及國(guó)際伙伴的合作與共享基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展，實(shí)現(xiàn)愿景和目標(biāo)；利用好加值合力——通過(guò)來(lái)自不同學(xué)科研究人員的集體努力，使量子信息科學(xué)和工程的變革性進(jìn)展和技術(shù)創(chuàng)新更好地服務(wù)于國(guó)家和社會(huì)。