随着量子计算逐步走向大规模部署，科研人员开始系统评估其在未来几十年可能带来的能源、水资源和材料消耗压力。

橡树岭国家实验室杰出科学家大卫·麦考勒姆（David McCollum）领导了这一研究项目。他同时担任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。团队希望为量子基础设施从实验室走向商业规模应用提供决策参考，重点分析相关技术在药物发现、材料科学、人工智能和网络安全等领域广泛应用后，可能带来的资源需求变化。

麦考勒姆表示：“量子计算在加速科学发现、求解复杂优化问题等方面具有巨大潜力。但与此同时，我们也必须正视，当这些系统在全球范围内大规模运行时，它们对能源、水资源和材料会提出怎样的新要求。我们的目标是在资源和供应链压力真正显现之前，提前识别并应对这些问题。”

相关成果已发表在《可再生与可持续能源转型》（Renewable and Sustainable Energy Transition）和《自然评论·清洁技术》（Nature Reviews Clean Technology）两篇论文中。

这两项研究是首次尝试对大规模、具备容错能力的量子计算机进行系统能耗量化，并进一步评估其在扩展部署时对物理资源的潜在需求。一些专家预计，量子加速数据中心有望在2030年代后期及之后逐步投入运行。麦考勒姆团队聚焦于当前较为成熟的超导量子比特（qubit）技术，这一方向已吸引谷歌、IBM等科技企业持续投入研发。

研究的主要结论包括：

• 电力需求可能会显著增加，但整体仍处于可管理范围内；
• 水资源以及氦-3（一种稀有同位素）的供应，可能成为量子计算规模扩张的关键约束；
• 单纯依靠技术效率提升，并不一定能降低整体能源需求；
• 目前主要量子技术领先国家，在其国家量子发展路线图中普遍尚未将能源与资源影响置于优先位置；
• 鉴于计算技术演进速度极快，尽早开展相关研究并规划量子技术的稳健发展路径依然十分必要。

除论文外，麦考勒姆团队还面向公众开发了一个“量子技术路径仪表盘”，用于直观展示不同部署情景下的能源、资源和基础设施影响。橡树岭国家实验室也为该项目建立了专门网站，集中呈现相关数据与分析。

该项目体现了CETEP将科学研究与现实政策挑战相结合的工作重点。在各地社区和能源系统正努力应对人工智能带来的用电与算力激增背景下，这项研究将讨论范围进一步拓展到下一代计算技术——量子计算。

目前，量子计算尚未大规模落地，其长期资源需求在政策和产业层面关注度仍然有限。本项目在这一领域填补了重要空白。随着能源系统已因人工智能和传统数据中心承压，提前理解量子计算可能带来的额外需求，对于避免未来大规模部署时重蹈资源瓶颈的覆辙至关重要。