En kapplöpning av amerikanska teknikföretag för att bygga en ny generation kraftfulla "kvantdatorer" kan få en ökning på 1,3 miljarder dollar från kongressen, delvis drivs av lagstiftarnas rädsla för ökad konkurrens från Kina.

Lagstiftning som antogs tidigare i september av det amerikanska representanthuset skulle skapa ett 10-årigt federalt program för att påskynda forskning och utveckling av den esoteriska teknologin. När lagförslaget flyttar till senaten, där det också har tvåpartistöd, Vita huset visade sin entusiasm för insatsen genom att hålla ett kvantmöte måndag.

Forskare hoppas att regeringens stöd kommer att hjälpa till att locka en bredare grupp ingenjörer och entreprenörer till deras framväxande område. Målet är att vara mindre som de cloistered Manhattan Project fysiker som utvecklade de första atombomberna och mer som vågen av pysslare och programmerare som byggde blomstrande industrier runt persondatorn, internet och smartphone -appar.

VAD ÄR EN KVANTUMDATOR?

Att beskriva den inre funktionen hos en kvantdator är inte lätt, även för topplärda. Det beror på att maskinerna behandlar information i skala av elementära partiklar som elektroner och fotoner, där olika fysiklagar gäller.

"Det kommer aldrig att vara intuitivt, "sa Seth Lloyd, professor i maskinteknik vid Massachusetts Institute of Technology. "På denna mikroskopiska nivå, saker är konstiga. En elektron kan vara här och där samtidigt, på två ställen samtidigt. "

Konventionella datorer behandlar information som en ström av bitar, var och en kan antingen vara en nolla eller en i det binära språket för datorer. Men kvantbitar, känd som qubits, kan registrera noll och en samtidigt.

VAD KAN JAG GÖRA?

I teorin, de speciella egenskaperna hos qubits skulle tillåta en kvantdator att utföra beräkningar med mycket högre hastigheter än nuvarande superdatorer. Det gör dem till bra verktyg för att förstå vad som händer inom kemi, materialvetenskap eller partikelfysik.

Den hastigheten kan hjälpa till att upptäcka nya läkemedel, optimera finansiella portföljer och hitta bättre transportvägar eller leveranskedjor. Det kan också främja ytterligare ett snabbt växande område, artificiell intelligens, genom att påskynda en dators förmåga att hitta mönster i stora grupper av bilder och annan data.

Det som oroar underrättelsetjänster mest om teknikens potential – och en anledning till det ökade amerikanska intresset – är att en kvantdator om flera decennier skulle kunna vara tillräckligt kraftfull för att bryta koderna för dagens bästa kryptografi.

Dagens tidiga kvantdatorer, dock, faller bra på den fronten.

VAR KAN DU HITTA EN?

Även om kvantdatorer inte riktigt finns ännu i en användbar form, Du kan hitta några högljudda prototyper i ett fönsterlöst labb cirka 40 mil norr om New York City.

Qubits gjorda av supraledande material sitter i kylare som är kallare än yttre rymden vid IBM:s Thomas J. Watson Research Center. Ta av det cylindriska höljet från en av maskinerna och insidan ser ut som en ljuskrona av hängande guldkablar - allt designat för att hålla 20 ömtåliga qubits i ett isolerat kvanttillstånd.

"Du måste hålla det väldigt kallt för att se till att kvantbitarna bara trasslar ihop sig på det sätt som du programmerar det, och inte med resten av universum, "sa Scott Crowder, IBM:s vice ordförande för kvantdatorer.

IBM konkurrerar med Google och nystartade företag som Berkeley, Kalifornien-baserade Rigetti Computing för att få allt fler qubits på sina marker. Microsoft, Intel och ett växande antal venture-backade startups gör också stora investeringar. Så är de kinesiska företagen Baidu, Alibaba och Tencent, som har nära band till den kinesiska regeringen.

Men qubits är temperamentsfulla, och tidiga kommersiella anspråk döljer den pågående kampen för att kontrollera dem, antingen genom att bombardera dem med mikrovågssignaler - som IBM och Google gör - eller med lasrar.

"Det fungerar bara så länge du isolerar det och inte tittar på det, "sa Chris Monroe, en fysiker vid University of Maryland. "Det är en stor teknisk utmaning."

VARFÖR BEHÖVER KVANTUMBEDÖMNING FEDERALT STÖD?

Monroe är bland kvantledare från akademin och industrin som samlades i Washington på måndag med tjänstemän från Vita husets vetenskapliga kontor. Vissa federala myndigheter, inklusive departementen för försvar och energi, har redan långvariga kvantforskningsinsatser, men förespråkarna driver på för mer samordning mellan dessa myndigheter och större samarbete med den privata sektorn.

"Tekniken som ligger till grund för detta område kommer från några ganska konstiga saker som vi professorer är vana vid universitetet, sa Monroe, som också är grundaren av kvantstart IonQ, som flyter enskilda atomer i en vakuumkammare och pekar med lasrar för att kontrollera dem. Men han sa att företagsinvesteringar kan vara riskabla på grund av de tekniska utmaningarna och den långa väntan på en kommersiell vinst.

"Den infrastruktur som krävs, hårdvaran, personalen, är alldeles för dyrt för någon att gå ensam, "sa Prineha Narang, en Harvard University biträdande professor i beräkningsmaterialvetenskap.

Genom att investera mer i grundläggande upptäckt och utbildning-som House-godkänd National Quantum Initiative Act skulle göra-sa Narang att USA kan utöka raden av forskare och ingenjörer som bygger kvantdatorer och sedan hittar kommersiella applikationer för dem.

VAD ÄR DE INTERNATIONELLA KONSEKVENSERNA?

De potentiella ekonomiska fördelarna har vunnit tvåpartsstöd för initiativet, som beräknas kosta cirka 1,3 miljarder dollar under de första fem åren. Att driva åtgärder på Capitol Hill är också en tro att om USA inte antar en enhetlig strategi, det kan en dag bli omkörd av andra länder.

"Kina har offentligt uttalat ett nationellt mål att överträffa USA under det kommande decenniet, "sade Texas republikanska rep. Lamar Smith, ordförande för husets vetenskap, rymd- och teknikkommittén, när han uppmanade sina kollegor på kammarens golv att stödja lagförslaget om att "bevara Amerikas dominans i den vetenskapliga världen."

Smith sa att han förväntar sig att senaten kommer att godkänna en följeslagare innan årets slut.

© 2018 The Associated Press. Alla rättigheter förbehållna.