美國(guó)核國(guó)家實(shí)驗(yàn)室助力“核現(xiàn)代化”

郝澤澳 陳 曦

維持核武器的戰(zhàn)略?xún)r(jià)值要求其各組件具有壽命長(zhǎng)、安全可靠、易于從儲(chǔ)存狀態(tài)中快速激活等特性。對(duì)美國(guó)而言，能夠使核武器達(dá)成上述功能必然離不開(kāi)其國(guó)內(nèi)核武器開(kāi)發(fā)制造的“泰斗”—隸屬于美國(guó)能源部的三家國(guó)家實(shí)驗(yàn)室——洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LANL）、勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）和桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（SNL）。隨著近年來(lái)美國(guó)與中俄之間競(jìng)爭(zhēng)加劇以及特朗普?qǐng)?zhí)政時(shí)期美國(guó)核戰(zhàn)略的調(diào)整轉(zhuǎn)向，制造新的先進(jìn)核武器成為美國(guó)“核現(xiàn)代化”的主要任務(wù)之一。但美國(guó)也認(rèn)識(shí)到自己在建造新核武器方面的不足和挑戰(zhàn)，潛在的網(wǎng)絡(luò)威脅、工業(yè)體系自身的問(wèn)題以及如何建造一套完整的核供應(yīng)鏈，都是核現(xiàn)代化工作的難點(diǎn)。此外，現(xiàn)有的國(guó)際環(huán)境也不允許美國(guó)通過(guò)大量核試驗(yàn)來(lái)定型一款新的核武器。在此背景下，如何勝任升級(jí)更新核武器（主要是核彈頭和彈頭組件），將實(shí)驗(yàn)室新興科研方向與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)相結(jié)合的重大任務(wù)成為三家實(shí)驗(yàn)室的當(dāng)務(wù)之急。

洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室

始建于1943年的洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，是美國(guó)直接承擔(dān)核武器設(shè)計(jì)的兩個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室之一。洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室?guī)缀鯀⑴c了美國(guó)核武庫(kù)中所有核彈頭的開(kāi)發(fā)，它生產(chǎn)的核彈頭占據(jù)了美國(guó)核武庫(kù)的“半壁江山”。世界上第一顆原子彈和氫彈都誕生于此，美國(guó)?；肆α克褂玫腤78與W88系列核彈頭，以及B61系列核航彈也都出自該實(shí)驗(yàn)室之手。

管理層與主要任務(wù)的調(diào)整洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室隸屬于美國(guó)能源部，最初由加州大學(xué)單獨(dú)管理，但在其單獨(dú)管轄下，實(shí)驗(yàn)室曾在钚和核廢料處理環(huán)節(jié)出現(xiàn)巨大漏洞，引起美國(guó)能源部的不滿(mǎn)，因此能源部想通過(guò)招標(biāo)來(lái)確定新的管理者。2006年，能源部第一次競(jìng)標(biāo)選中了“洛斯·阿拉莫斯國(guó)家安全公司”這一新機(jī)構(gòu)，但對(duì)結(jié)果并不滿(mǎn)意的美國(guó)政府于2018年再一次發(fā)起招標(biāo)。這一次，加州大學(xué)則聯(lián)合了比奇特爾公司和德克薩斯州農(nóng)工大學(xué)來(lái)競(jìng)標(biāo)并最終成功。

DARHT設(shè)施內(nèi)景

冷戰(zhàn)結(jié)束以后，實(shí)驗(yàn)室的中心任務(wù)發(fā)生了較大變化：從傳統(tǒng)的制造核武器以擴(kuò)充核武庫(kù)轉(zhuǎn)變?yōu)榫S護(hù)核武庫(kù)安全穩(wěn)定以及使用計(jì)算機(jī)模擬核試驗(yàn)。《2020核事務(wù)手冊(cè)》則指出，洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正在執(zhí)行一項(xiàng)由美國(guó)國(guó)家核安全局主導(dǎo)的钚儲(chǔ)存計(jì)劃，主要以退役老化钚彈芯并生產(chǎn)新彈芯的形式進(jìn)行。按照設(shè)想，到2030年左右，洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的產(chǎn)能將逐步達(dá)到每年80個(gè)钚彈芯，而這些钚彈芯將被全部用來(lái)制造新的彈頭。不過(guò)，2020年7月8日美聯(lián)社曾報(bào)道，洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室內(nèi)發(fā)生了由于實(shí)驗(yàn)人員操作失誤發(fā)生的钚泄露事件，好在泄露事件并未對(duì)外界環(huán)境造成影響。由此可見(jiàn)，钚儲(chǔ)存計(jì)劃仍然因諸多不可控因素而存在較大風(fēng)險(xiǎn)，即使是洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室這樣擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的機(jī)構(gòu)也不能確保萬(wàn)無(wú)一失，而“钚泄露事件”也為钚儲(chǔ)存計(jì)劃的順利推進(jìn)蒙上了一層陰影。

新型核彈頭的開(kāi)發(fā)洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室目前主要承擔(dān)的是新型低當(dāng)量核彈頭的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)任務(wù)。早在冷戰(zhàn)時(shí)期，實(shí)驗(yàn)室就開(kāi)始研究核彈頭小型化技術(shù)，并成功研制出包括無(wú)后坐力核火炮在內(nèi)的多款低當(dāng)量核武器。而實(shí)驗(yàn)室當(dāng)前的“明星產(chǎn)品”則是備受矚目的W76-2型核彈頭，W76-2是W76系列核彈頭的低當(dāng)量版本，改進(jìn)自W76-1型核彈頭，用于裝備三叉戟潛射彈道導(dǎo)彈。由于其爆炸當(dāng)量只有5000噸，遠(yuǎn)不及正常潛射彈道導(dǎo)彈所裝備的數(shù)十萬(wàn)噸級(jí)當(dāng)量核彈頭，因此，W76-2型核彈頭也被認(rèn)為是一種可能降低核戰(zhàn)爭(zhēng)門(mén)檻的危險(xiǎn)武器。第一枚W76-2型核彈頭由實(shí)驗(yàn)室于2019年2月22日在德克薩斯州的Pantex工廠制造完畢，將有1500枚W76-1型核彈頭接受改造成為W76-2型，而整個(gè)改進(jìn)計(jì)劃將在2024年完成。目前，第一枚W76-2型低當(dāng)量核彈頭已經(jīng)在2019年年末隨美國(guó)海軍“田納西”號(hào)彈道導(dǎo)彈核潛艇完成了首次戰(zhàn)備巡航。

B61系列核航彈服役業(yè)已60年，最新的B61-12核航彈的升級(jí)工作則由洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室以及波音公司合作完成。這種新型核武器的誕生，將取代B61-3/4/7/10系列（10已退役），大大提高美國(guó)空軍的核能力。B61-12核航彈的主要亮點(diǎn)是其精確的打擊能力。為此，類(lèi)似聯(lián)合制導(dǎo)攻擊武器的（JDAM）所安裝的“制導(dǎo)尾翼工具包”（TSA）組件也被安裝在B61-12上，團(tuán)隊(duì)還為航彈安裝了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)以有效保障炸彈的命中精度。B61-12核航彈可以由F-35戰(zhàn)機(jī)攜帶，首枚B61-12核航彈已于2020年3月開(kāi)始生產(chǎn)。

大科學(xué)裝置助力實(shí)驗(yàn)室騰飛洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室從事核事業(yè)多年，麾下科技設(shè)備十分豐富。最為出名的莫過(guò)于“雙軸射線(xiàn)照相水動(dòng)力測(cè)試設(shè)備”（DARHT）。這種號(hào)稱(chēng)世界上功能最為強(qiáng)大的X射線(xiàn)發(fā)射儀，能夠照射出高功率X射線(xiàn)圖像，這些圖像可以用來(lái)分析核武器模型，從而使計(jì)算機(jī)進(jìn)行更加真實(shí)的模擬和驗(yàn)證。動(dòng)態(tài)中尺度材料科學(xué)能力計(jì)劃（DMMSC）則是洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室目前正在發(fā)展的旗艦計(jì)劃。此技術(shù)將有助于解決有關(guān)中尺度材料性能和生產(chǎn)控制的相關(guān)問(wèn)題，以便專(zhuān)業(yè)人員了解核儲(chǔ)備的狀況并提高美國(guó)核武器的壽命，其機(jī)理主要在于結(jié)合超高分辨率模擬材料，利用高性能計(jì)算機(jī)來(lái)研究微觀和中尺度材料現(xiàn)象，這樣有利于理解材料如何影響核武器的性能。除此之外，可以用來(lái)進(jìn)行復(fù)雜核武器數(shù)據(jù)計(jì)算、建模和可視化的戰(zhàn)略計(jì)算中心、用于研究微觀結(jié)構(gòu)的電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)室、負(fù)責(zé)炸藥開(kāi)發(fā)與測(cè)試的炸藥中心、同位素生產(chǎn)設(shè)施、裝備有線(xiàn)性加速器的洛斯·阿拉莫斯中子科學(xué)中心以及專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)模擬高磁場(chǎng)脈沖環(huán)境的國(guó)家高磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室，目前都配有領(lǐng)先世界的大科學(xué)裝置，并將在未來(lái)輔助新彈頭的研發(fā)和生產(chǎn)。

根據(jù)核安全管理局2018年《庫(kù)存維護(hù)與管理計(jì)劃》概要的要求，洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室需要盡快具備“計(jì)劃”所要求的管理彈頭庫(kù)和研制新彈頭的一流能力，實(shí)驗(yàn)室為達(dá)成這一目標(biāo)近年來(lái)也添置了多款新型裝備，而其中最關(guān)鍵就是高性能計(jì)算機(jī)。洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)引進(jìn)了D-wave系統(tǒng)公司的新一代5000量子位量子計(jì)算機(jī)Advantage，還為其開(kāi)發(fā)了許多新算法，而實(shí)驗(yàn)室也已經(jīng)為上一代量子計(jì)算機(jī)D-Wave2000量子位量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了60多個(gè)應(yīng)用程序。事實(shí)上，即使只是對(duì)核武庫(kù)中已有的彈頭進(jìn)行日常管理和維護(hù)就需要收集海量的數(shù)據(jù)，而對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模分析則必須應(yīng)用高性能計(jì)算機(jī)，考慮到量子計(jì)算是時(shí)下高性能計(jì)算的一個(gè)重要研究方向，洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)兩款先進(jìn)的量子計(jì)算機(jī)并正在積極引進(jìn)最新型的量子退火機(jī)也就不足為奇。

勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室

勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的國(guó)家點(diǎn)火裝置

Z脈沖功率設(shè)施

勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室于1952年在舊金山灣區(qū)的利弗莫爾市成立，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有約6300余名研究人員，經(jīng)費(fèi)年均達(dá)15億美元。實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)為核爆炸裝置和其他核武器部件提供研究、開(kāi)發(fā)和制造指導(dǎo)。而作為能源部年度庫(kù)存評(píng)估過(guò)程的一部分，該實(shí)驗(yàn)室的職責(zé)是確保核彈頭的性能、安全和可靠性；支持庫(kù)存武器的監(jiān)視、評(píng)估、翻新和未來(lái)生產(chǎn)等。

參與可靠替代核彈頭計(jì)劃和核儲(chǔ)備管理項(xiàng)目2006年，小布什政府啟動(dòng)了“可靠替代核彈頭”計(jì)劃，這個(gè)計(jì)劃拋棄了之前集中于對(duì)老舊核武器進(jìn)行更新維護(hù)的發(fā)展模式，在更新現(xiàn)有核武庫(kù)部分庫(kù)存的同時(shí)，將主要精力放在發(fā)展新一代核彈頭的工作上，而勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正是這一計(jì)劃的主要支持者和承擔(dān)者。但該計(jì)劃最終由于奧巴馬“無(wú)核世界”構(gòu)想的提出而破產(chǎn)。不過(guò)，停止研發(fā)新一代核武器的舉措使一些專(zhuān)家擔(dān)心，由于許多核彈存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，彈頭內(nèi)的核材料會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，比如钚元素以及其他物質(zhì)一直在緩慢衰變。而且據(jù)估算，美國(guó)每年花在這些老舊核彈頭身上的保養(yǎng)費(fèi)接近50億美元，盡管花如此大的價(jià)錢(qián)進(jìn)行維護(hù)，每年仍約有6件左右的核武器完全喪失功能。特朗普上臺(tái)后加快推進(jìn)的核現(xiàn)代化項(xiàng)目決定研發(fā)新的核彈頭，實(shí)驗(yàn)室對(duì)此非常支持并積極利用前期研究成果推進(jìn)項(xiàng)目。

除參與開(kāi)發(fā)新型核彈頭外，勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室還啟動(dòng)了“核儲(chǔ)備管理項(xiàng)目”，力圖在不進(jìn)行核爆炸試驗(yàn)的前提下提高庫(kù)存核武器的安全性和可靠性。這一項(xiàng)目關(guān)注的研究方向主要有以下6種：延長(zhǎng)武器壽命、預(yù)測(cè)建模、钚元素的研究、高爆炸藥的研究、高能量密度的研究以及對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和人員的投資。實(shí)驗(yàn)室下設(shè)的武器原理與設(shè)計(jì)組和國(guó)家點(diǎn)火裝置小組（計(jì)初衷是用來(lái)模擬核爆，屬于美國(guó)“無(wú)爆炸核試驗(yàn)”不可或缺的部分）正在努力通過(guò)激光技術(shù)等非傳統(tǒng)手段再一次取得核武器新概念和實(shí)踐的創(chuàng)新突破。隨著過(guò)去十幾年實(shí)驗(yàn)室對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)和基礎(chǔ)核設(shè)施的投資不斷加大，核儲(chǔ)備管理項(xiàng)目的研究人員們已經(jīng)“建立了對(duì)核武器性能的科學(xué)基礎(chǔ)的基本了解”，并設(shè)計(jì)出了改良的彈頭監(jiān)視工具，方便人員發(fā)現(xiàn)核武器在儲(chǔ)存中出現(xiàn)的問(wèn)題。

改進(jìn)現(xiàn)有核彈頭當(dāng)前，勞倫斯·利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室是B83、W80-1/4和W87-0/1彈頭的物理實(shí)驗(yàn)室和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)室正在與桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室展開(kāi)合作，進(jìn)行W80-4核彈頭的延壽計(jì)劃，延壽工作主要是使彈頭本身和新型遠(yuǎn)程防區(qū)外巡航導(dǎo)彈（LRSO）相適應(yīng)，同時(shí)改善該彈頭的安全特性，確保不需在核試驗(yàn)的情況下完成整個(gè)升級(jí)工作。國(guó)家核安全管理局表示，將在2025年9月之前交付首枚W80-4核彈頭。

實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)的另外一款彈頭W87-1核彈頭則是基于美軍現(xiàn)役的“民兵-3”彈道導(dǎo)彈安裝的W87核彈頭進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)，目的是徹底取代現(xiàn)役的W78核彈頭。W87-1將是30多年來(lái)第一個(gè)使用新制造的钚彈芯的彈頭。W87-1是基于以前測(cè)試過(guò)的核武設(shè)計(jì)，并將采用先進(jìn)的安全性能設(shè)計(jì)和鈍感高能炸藥。W87-1不會(huì)具備新的核能力，但它將提供增強(qiáng)的安全性，其研制工作也不需要地下核爆炸試驗(yàn)。W87-1核彈頭將裝備于美軍新一代陸基彈道導(dǎo)彈（GBSD）上，目前，整個(gè)W87-1的改進(jìn)計(jì)劃已經(jīng)進(jìn)入可行性研究和設(shè)計(jì)選項(xiàng)階段，首枚W87-1核彈頭將在2030財(cái)年開(kāi)始制造。

桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)中心

在特朗普政府向國(guó)會(huì)提交的2021財(cái)年總統(tǒng)預(yù)算中，負(fù)責(zé)美國(guó)核武器研制工作的能源部預(yù)算中出現(xiàn)了名為W93的核彈頭項(xiàng)目。目前，尚不清楚W93彈頭的研制任務(wù)將具體由哪個(gè)試驗(yàn)室負(fù)責(zé)，但勞倫斯·利弗莫爾試驗(yàn)室主任威廉姆·歌德史密斯公開(kāi)表示對(duì)此項(xiàng)目有濃厚的興趣和信心。

在核不擴(kuò)散和核爆炸領(lǐng)域的研究監(jiān)測(cè)其他國(guó)家的核試驗(yàn)情況一直是美國(guó)防擴(kuò)散的重要一環(huán)，而勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是負(fù)責(zé)全球核爆監(jiān)測(cè)的最專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)。在高性能超級(jí)計(jì)算機(jī)的有力輔助下，實(shí)驗(yàn)室的地震學(xué)家開(kāi)發(fā)出了三維地球模型，以更精確地探測(cè)和確定核爆炸的位置。超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算技術(shù)可以有效地探測(cè)核爆炸或地震附近地形的變化，還可以自動(dòng)存儲(chǔ)與分析爆炸和地震的記錄信息。這些新技術(shù)不僅提高了美國(guó)監(jiān)測(cè)核爆炸的能力，而且使研究人員能夠更好地確定可能發(fā)生小地震的活動(dòng)性斷層，以便更好地在地震來(lái)臨前進(jìn)行預(yù)警，因此“核爆炸探測(cè)”研究具有軍民兩用的特性。在這一工程中，最重要的兩種技術(shù)是“貝葉斯分層地震定位器”技術(shù)以及“全局三維地震層析成像”技術(shù)，這兩種技術(shù)均能以三維角度對(duì)地層空間進(jìn)行分層展示，為研究人員確定核爆炸或地震的中心、深度、位置等信息提供了極大便利。

2018年，在美國(guó)國(guó)家核安全管理局武器不擴(kuò)散和軍控辦公室的領(lǐng)導(dǎo)下，勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)了“核不擴(kuò)散和軍控”項(xiàng)目，利用其核武器和輻射監(jiān)測(cè)及相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)阻止核污染、放射污染或高爆炸藥意外引爆等重大安全事故的發(fā)生。實(shí)驗(yàn)室在該領(lǐng)域有兩項(xiàng)技術(shù)當(dāng)前處于世界領(lǐng)先水平。一是智能采樣器，當(dāng)土壤中存在大量的放射性稀有氣體時(shí)，則很有可能是最近發(fā)生了一次地下核爆炸，智能采樣器可以從疑似含有高濃度稀有氣體的位置自動(dòng)捕獲地表甚至更深層的氣體。另一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)是用于安全防護(hù)的射頻識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)可以讓研究人員能夠檢測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控以及跟蹤裝有核材料的容器，大大提升了核監(jiān)測(cè)的精確性和可操作性。

桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室

桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科研人員正在維護(hù)B61核航彈

誕生于1948年的桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，由能源部與美國(guó)電話(huà)電報(bào)公司子公司桑迪亞公司共管。實(shí)驗(yàn)室共有5個(gè)技術(shù)區(qū)域，每一個(gè)技術(shù)區(qū)域都有各自特有的專(zhuān)項(xiàng)工作。實(shí)驗(yàn)室同時(shí)擁有多處被稱(chēng)為郊狼測(cè)試場(chǎng)的測(cè)試區(qū)域。桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室目前主要致力于維持核武系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確度，但其在軍備控制和防止核武器擴(kuò)散，以及美國(guó)核計(jì)劃產(chǎn)生的有害廢棄物處理方式上的研究也很充分。

主要研究方向和任務(wù)重心組建伊始，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室便體現(xiàn)出了其“非核”特性——不與核裝藥和具體核裝置打交道，而是專(zhuān)注于核武器的非核部分以提高核武器的安全性、耐受性和可靠性等性能：如設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)保險(xiǎn)、解保、引爆裝置、發(fā)射系統(tǒng)、中子發(fā)生器和指揮控制設(shè)備以及核材料、組件及儀器技術(shù)的研究。此外，實(shí)驗(yàn)室還在計(jì)算生物學(xué)、數(shù)學(xué)、材料科學(xué)、替代能源、微機(jī)電系統(tǒng)在內(nèi)的各個(gè)學(xué)科有所涉足。目前世界上最大的X射線(xiàn)發(fā)生器——Z脈沖功率設(shè)施（Z機(jī)）也位于桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。Z機(jī)被用于極端溫度與壓強(qiáng)之下的材料測(cè)試，收集到的數(shù)據(jù)可用于計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)以輔助核武器研發(fā)。桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室還參與了保存核武器所需的地下設(shè)施的建造工作，其同時(shí)也是諸多開(kāi)源軟件的起源地，這有助于實(shí)驗(yàn)室在信息化領(lǐng)域助力美國(guó)核現(xiàn)代化。

2020年8月，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室整合了一個(gè)由美國(guó)能源部主導(dǎo)，設(shè)有5個(gè)國(guó)家量子信息科研中心的研究小組——量子系統(tǒng)加速器小組（Quantum Systems Accelerator）。能源部認(rèn)為桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在量子制造、工程和系統(tǒng)集成方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)將給予這個(gè)小組很大的幫助，項(xiàng)目的主要目標(biāo)就是將時(shí)下異軍突起的量子計(jì)算機(jī)和核技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合，使它們可以轉(zhuǎn)化為對(duì)研制新核武器有重要作用的裝置。核現(xiàn)代化離不開(kāi)核武器的發(fā)展，而在禁止核試驗(yàn)的今天，利用高性能計(jì)算機(jī)來(lái)模擬核爆，無(wú)疑是每個(gè)核大國(guó)進(jìn)行核武器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟。桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在高性能量子計(jì)算方面的領(lǐng)軍作用，將有助于研究人員更好地在虛擬環(huán)境下模擬核試驗(yàn)，這樣做既不違反《全面禁止核試驗(yàn)條約》，也能夠大大降低成本。

加速核武器微電子系統(tǒng)現(xiàn)代化桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在微電子領(lǐng)域也頗有建樹(shù)，這與其長(zhǎng)期從事研制核武器保險(xiǎn)、引爆系統(tǒng)的職能密不可分。桑迪亞實(shí)驗(yàn)室的微電子研究和開(kāi)發(fā)制造中心（MESA）直接參與了美國(guó)軍方主導(dǎo)的核武器延壽計(jì)劃，也推動(dòng)了新型核武器抗輻射芯片工藝的進(jìn)步。該中心的出色表現(xiàn)使得美國(guó)在抗輻射電路上的研究始終保持在世界領(lǐng)先水平。

從2014 年起，桑迪亞實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始對(duì)W88、W87、B61-12核彈頭的引信進(jìn)行替換工作。為制造出穩(wěn)定可靠的引信部件，實(shí)驗(yàn)室將目光投向了大規(guī)模制造集成150～180納米晶圓的技術(shù)升級(jí)上。美國(guó)國(guó)防部認(rèn)為，盡管目前大多數(shù)核武器所配抗輻射芯片的350納米工藝芯片能夠很好地勝任相關(guān)工作，但是該制造技術(shù)本身已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于時(shí)代，在核武庫(kù)更新?lián)Q代的大背景下，繼續(xù)使用20世紀(jì)九十年代的陳舊技術(shù)明顯不利于防輻射芯片實(shí)現(xiàn)更密集和更復(fù)雜的邏輯功能。但目前桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室僅能夠大規(guī)模生產(chǎn)200納米晶圓，整個(gè)復(fù)雜的升級(jí)過(guò)程將在2021年7月完成，屆時(shí)，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室將獲得大規(guī)模制造集成150～180納米晶圓的能力。此外，桑迪亞實(shí)驗(yàn)室還將在2038年前統(tǒng)合分散在各地的中子發(fā)生器生產(chǎn)業(yè)務(wù)。1995年，實(shí)驗(yàn)室被指定為中子發(fā)生器的生產(chǎn)機(jī)構(gòu)，但業(yè)務(wù)活動(dòng)被安置在多個(gè)地點(diǎn)的8座設(shè)施中，這直接造成生產(chǎn)效率低下，工作流程不理想等問(wèn)題，增加了時(shí)間和產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素。而擬議中的新設(shè)施將統(tǒng)合分散在各地的生產(chǎn)機(jī)構(gòu)，這將改善工作流程和效率并允許實(shí)驗(yàn)室安裝和測(cè)試替換設(shè)備，開(kāi)發(fā)新技術(shù)。