周报丨IBM量子计算机已增至22台；多家金融机构探索量子计算应用

光子盒研究院出品

本周头条

IBM量子计算机已增至22台，并推出Qiskit优化模块

在过去的一周里，IBM展示了他们在量子计算领域的持续扩张。其中包括更多的机器，一个新的优化模块，一个专门为学术研究人员提供的高级访问程序，Qiskit暑期学校已经收到了5000份预注册申请，以及一篇发表的关于噪声浅层电路量子优势的论文。

在2020年初第一次实现32量子体积6个月后，IBM已有8台量子计算机实现了32的量子体积，包括三台27比特的机器，四台5比特的机器和一台20比特的机器。至此，IBM量子计算机已有22台。之前宣布的18台量子计算机，包含了近日宣布所新增的量子设备。

IBM推出Qiskit优化模块，旨在将量子计算引入企业，使他们了解量子计算的背景。该模块帮助开发人员编写程序，首先描述他们想要解决的问题，在这种情况下，某种优化问题，而不必担心量子计算机的潜在复杂性。Qiskit优化模块内置于Python中，可以为没有量子专业知识的开发人员和优化专家轻松、高效地进行优化问题的建模。

为了鼓励量子研究人员使用他们的工具，IBM创建了IBM Quantum研究人员计划，以帮助量子信息科学界的成员更快地完成研究。研究人员还可以使用一个名为OpenPulse的Qiskit模块在5量子比特的机器上进行脉冲电平控制，将其编程到脉冲电平，而不是门电平。

IBM将于7月20日至31日举办为期两周的在线Qiskit暑期学校，每天包括3个小时的讲座和1个小时的编程实验，已经有5000人已经预注册了这个活动，并要求邀请参加。

在一篇题为“噪声浅层电路的量子优势”的论文中。IBM的科学家们，滑铁卢大学，慕尼黑理工大学和悉尼理工大学展示了一个Mermin-Peres魔方游戏的理论案例。

研究发现，量子计算机可以在一个与问题大小无关的恒定时间内，在一个嘈杂的量子计算机上解决这个问题。相比之下，一台经典计算机所用时间会随着问题大小的变化呈对数增长。

来源：

https://quantumcomputingreport.com/ibm-expands-their-ibm-q-program-with-new-hardware-software-and-user-programs/

渣打银行探索量子计算的最新应用

渣打银行（Standard Chartered）是最新一家致力于通过学术合作研究量子计算在银行业潜在应用的银行。这家银行正与美国大学空间研究协会（USRA）合作开发量子计算应用。USRA是一个非营利性组织，其成员包括49所大学。

渣打风险投资公司全球负责人Alex Manson说：“目前世界正在探索量子计算机能力将超越经典计算机的商业用例。我们坚信其中一些用例将改变我们管理金融服务风险的方式，例如通过模拟投资组合和指数级加速生成市场数据。”

来源：

https://www.computerweekly.com/news/252486111/Standard-Chartered-latest-bank-to-explore-quantum-computing

BBVA投资量子计算优化金融服务

西班牙毕尔巴鄂比斯开银行（BBVA）正在投资量子计算，以优化他们的金融服务。其主要目标是改善投资组合，推高未来价格，并最终获得相对于市场的“量子优势”。

为了成功地研究这种计算模型，他们与CSIC和其他公司（如埃森哲和富士通）建立了合作关系。到目前为止，他们已经能够验证，与传统系统相比，他们得到改进的计算是那些具有大量变量或大量数据的计算。他们预计在五年内，最大限度地开始享受这种在市场竞争中的优势。

BBVA全球研究和专利主管Carlos Kuchkovsky肯定地表示：“量子计算将赋予我们迄今为止无法以更快、更有效的方式解决问题的计算能力，或是在能源成本潜力较小的情况下仍难以解决的问题”。

来源：

https://www.explica.co/the-quantum-advantage-reaches-the-financial-sector-and-begins-to-make-a-difference-life/

利用D-Wave量子退火计算机构建投资组合

Jeffrey Cohen、Alex Khan和Clark Alexander的一篇arXiv论文分享了他们对利用量子计算机构建投资组合的研究结果，这些投资组合来自美国上市的流动性股票，其中包含一组最优的股票。

从历史市场数据出发，作者研究了D-Wave 2000Q系统的各种问题公式，以找到最优的风险与回报组合。结果显示，从业者可以使用D-Wave从40只美国流动性股票中选择有吸引力的投资组合。

来源：

https://arxiv.org/abs/2007.01430

商业动态

Atos宣布推出量子退火模拟器

Atos宣布已开发新型量子退火模拟器，从而掌握量子计算两个主要技术途径：通过新型量子解决方案，进行量子退火模拟；通过现有的学习机产品Atos QLM，实现通用门量子计算。

Atos的量子退火模拟器将与Atos量子学习机兼容，为客户提供完善的量子解决方案，同时能够根据客户特定需求任意选择。帮助工业界和研究人员为未来NISQ时代开发和测试量子算法。Atos的量子退火模拟器将于2020年第4季度面世。

来源：

https://atos.net/wp-content/uploads/2020/07/PR-Atos-opens-up-a-new-path-to-quantum-annealing-simulation.pdf

Q-CTRL与Advanced Navigation合作，将量子控制工程应用于量子传感

2020年初，澳大利亚两家公司Q-CTRL和Advanced Navigation建立了合作伙伴关系，以支持他们在量子传感领域的合作研发。这两个组织现在将联合进行技术开发，以支持将量子增强精确导航和定时（PNT）技术引入民用和国防市场。

Q-CTRL是量子控制工程领域的先驱，它应用经典控制工程的经验来稳定量子系统，使其免受外界干扰，这是将量子传感推向市场的关键组成部分。该公司是量子技术所有应用领域中值得信赖的量子控制解决方案提供商，并且在航空航天和国防领域的量子传感领域有着不断发展的实践。

Advanced Navigation为商业和国防市场的海、陆、空和太空领域应用构建了基于AI的超高精度导航技术和机器人技术。他们的团队拥有广泛领域的专业知识，包括光学和MEMS惯性传感器、全球导航卫星系统、惯性导航、射频技术、声学、机器人、人工智能和算法。

来源：

https://q-ctrl.com/blog/quantum-technology-startup-q-ctrl-announces-global-r-and-d-partnership-with/

开放欧洲量子密钥分发（OPENQKD）联盟致力于量子安全数据传输

OPENQKD有30个合作伙伴，他们致力于加速量子安全数据传输的发展。OPENQKD联盟由奥地利理工学院协调。测试在16个地点进行，维也纳、波兹南、马德里和柏林有四个大型测试环境，用于实际用例。它们包括各部之间机密数据的加密、高性能计算和关键基础设施的保护。

为此，欧洲各地正在安装一些测试环境。德国电信公司正在柏林帮助开发一个试验台，研究人员正在利用德国电信的100公里光纤网络研究QKD系统的局限性，并探索电信公司特有的应用，如加密5G连接。

来源：

https://www.mobileeurope.co.uk/press-wire/14942-dt-builds-test-facility-for-quantum-development-consortium

印度量子安全领域唯一的参与者QNu Labs预计今年收入为200万美元

来自班加罗尔的QNu Labs是印度量子安全领域唯一的参与者。该公司在截至2020年3月的财政年度结束时的收入为15万美元；下一个财政年度的预计收入为200万美元。并计划完成500-700万美元的首轮融资。

目前QNu Labs的主要产品有量子随机数发生器、量子密钥分发、量子安全平台等。

来源：

https://the-ken.com/story/qnu-labs-wants-to-future-proof-todays-data/

后量子密码技术市场规模将增长到16亿美元

Inside Quantum Technology关于后量子密码技术市场的报告，表明量子安全加密的出现将是网络安全行业的一大业务，到2023年，该行业的收入将超过3.4亿美元，然后增长到16亿美元。正如随附的图表所示，这些收入将从许多不同的最终用户群体中实现。

来源：

https://www.insidequantumtechnology.com/news/post-quantum-encryption-creates-new-business-for-the-cybersecurity-industry/

十几家日本公司和研究机构合作开发量子密码技术

十几家日本公司和研究机构正联手开发下一级加密技术，即“量子密码技术”。该财团包括东芝、NEC和三菱电机等公司。东京大学和国家信息通信技术研究所也加入了这一行列。

这项为期五年的项目将探讨延长数据通信不可中断距离的可能性。致力于为超高速、高容量的5G网络提供安全的加密。他们的目标是使这项技术在世界范围内商业化。日本公司一直处于这一领域的前沿。东芝拥有最多的专利，其次是NEC。

来源：

https://www3.nhk.or.jp/nhkworld/en/news/20200714_18/

QSimulate为JSR材料信息学的高通量量子模拟提供了动力

QSimulate总部位于马萨诸塞州剑桥市，专注于将下一代量子工具集成到人工智能/MI推动的发现中。它还致力于提高药物发现的配体/蛋白质评分，并与世界上一些最大的量子计算平台开发商合作。

QSimulate已宣布与JSR公司（半导体、显示器、光学和聚合物材料市场的主要参与者之一）合作，通过材料信息学（MI）方法发现新材料。QSimulate为JSR提供了在云端使用其独特的自动化QM工具的途径，使得每天运行数千个分子的高精度量子计算成为可能。这反过来又为材料信息学提供了一个优越的数据集，并且能够根据需要有效地替换训练集。

近年来利用QM模拟分子数据训练的人工智能（AI）引擎，可以从分子拓扑结构中快速预测性质，这一想法得到了广泛的关注。一旦AI/MI模型得到成功的训练，JSR希望将其应用于诸如识别具有理想性能的新材料、用避免昂贵或危险试剂的新材料替换旧材料以及创造能够在不利环境条件下更好地保持的材料等任务。

来源：

https://www.hpcwire.com/off-the-wire/qsimulate-powers-high-throughput-quantum-simulation-for-materials-informatics-at-jsr/

调查显示，31%的生命科学机构将于今年开始量子计算评估

来自Pistoia联盟、量子经济发展联盟（QED-C）和QuPharm的最新调查结果显示，近三分之一（31%）的受访生命科学组织将于今年开始量子计算评估。另有39%的受访者计划明年进行评估，或“关注”量子计算，而30%的受访者目前没有评估计划。

这三个组织合作建立了一个跨行业的利益共同体（CoI），以探索量子计算的机会，以提高生物制药研发的效率和效率。CoI旨在支持需要帮助的公司通往量子计算的道路，并将促进利益相关者，为量子计算项目提出新的想法，帮助相关方定义和阐明潜在的用例。

来源：

https://www.labmanager.com/news/almost-one-third-of-life-science-companies-set-to-begin-quantum-computing-evaluation-this-year-23305

国家战略

英国发表题为“量子信息处理：英国国防与安全前景”的报告

根据英国国防部国防科学与技术实验室（Dstl）发表的一篇研究报告“2020年量子信息处理前景：英国国防与安全前景”，现在采用量子技术可以提高军事指挥官决策的速度、精确度和先发制人能力。

Dstl的报告指出，商用量子计算机“退火器”有潜力以远远超过普通数字计算机的速度运行一个重要的、多功能的人工智能软件。该软件基于一种称为“神经网络”的算法，这是一种成熟和成熟的模式匹配方法，它对经典的数字计算机体系结构施加了极高的负载。然而，这意味着一个量子神经网络可以执行成千上万的神经网络。

来源：

https://www.gov.uk/government/news/dstl-forecasts-future-quantum-landscape-for-uk-defence-and-security

欧洲量子未来学院将于2020年11月1日至7日举行

欧洲量子未来学院2020旨在支持在未来量子技术领域建立一个由欧洲青年研究人员组成的可持续网络。

•促进欧洲青年量子技术人才（QT）

•进一步在欧洲建立强大的量子共同体

•汇集自然科学和工程科学的学生

•提供QT从基础科学到技术应用的知识和见解

•加强学生、科学、工业和初创企业的网络

•展示QT相关职业观点，促进个人职业选择

•共度美好时光

这是一个与欧洲量子旗舰合作举办的BMBF计划，得到了参与国众多机构的支持，这些机构正在各自国家独立组织学院的遴选过程。申请截止日期为7月15日。来自30个欧洲国家的学生可申请柏林为期一周的学院。活动将于2020年11月1日至7日在柏林举行，每个国家邀请两名学生参加。

来源：

https://quantumbusinessnetwork.de/quantum-future-academy-2020/

科技前沿

QuTech的研究人员首次制造单空穴量子比特

建造一台功能强大的量子计算机的关键挑战之一是制造可扩展到大数目的量子比特。仅使用标准的半导体制造技术，来自QuTech的研究人员已经证明，被困在锗量子点中的单个空穴可以有效地用作量子比特。他们的研究成果发表在7月10日的《自然通讯》上。

单空穴可以在足够长的时间内保持其量子态，从而进行量子计算。它们也可以仅使用电信号进行操作，从而限制了外部组件控制它们的需要，并允许更容易地升级。早在2005年已经预测出来这些性质，但是直到现在还不可能分离出一个单空穴并将其用作量子位。QuTech实现了这一壮举。

来源：

https://qutech.nl/qutech-researchers-are-the-first-to-build-a-single-hole-qubit/

麻省理工学院的“光挤压器”可以提高量子计算能力

麻省理工学院的物理学家设计了一种量子“光挤压器”，可将入射激光束中的量子噪声降低15%。这是第一个在室温下工作的同类系统，使其易于使用紧凑、便携的装置，可将其添加到高精度实验中，以改善量子噪声是限制因素的激光测量。

这个挤压器的核心是一个大理石大小的光腔，安置在真空室中，包含两个镜子，其中一面比人的头发直径还小。较大的一面镜子静止不动，而另一面则是活动的，由一个类似弹簧的悬臂悬挂着。

第二面“纳米机械”镜子的形状和构成是该系统能够在室温下工作的关键。当一束激光进入腔体时，它在两面镜子之间反弹。光线传递的力使纳米机械镜来回摆动，研究人员可以通过工程设计使离开腔体的光具有特殊的量子特性。

麻省理工学院物理学副主任Nergis Mavalvala教授表示：“该成果的重要性在于，你可以对这些机械系统进行工程设计，使其在室温下仍然可以具有量子力学特性，这完全改变了游戏规则，不仅在我们自己的实验室，一些外面的大型低温冰箱里也能使用这些系统。”

来源：

https://phys.org/news/2020-07-squeezer-quantum-noise-lasers-gravitational-wave.html

研究人员提出了一种即插即用的CV-QKD系统

研究人员发布了一项新的研究“城域网即插即用连续可变量子密钥分发”，由CiViQ项目的合作伙伴发布。本文介绍的即插即用CV-QKD系统有可能成为短距离城域网安全的一种有效的低成本解决方案。

目前量子密钥分发（QKD）协议主要有两种：离散变量（DV）和连续变量（CV）。虽然DV-QKD严重依赖于单光子探测器技术，但CV-QKD通过有限散粒噪声相干检测提供了安全性。CiViQ项目使用连续变量（CV）QKD技术，因为它为灵活的、软件定义的系统提供了潜力，这些系统可以很容易地集成到创新和可升级的动态网络架构中。

来源：

https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-28-10-14547

研究人员为可控实用的量子光子器件铺平了道路

哥伦比亚工程公司和蒙大拿州立大学的研究人员发现在一种二维材料二硒化钨（WSe2）中放置足够的应变可以产生局部状态，从而产生单光子发射器。

利用哥伦比亚大学在过去三年中开发的精密光学显微镜技术，该团队首次能够直接对这些状态进行成像，揭示了即使在室温下，它们也是高度可调谐的，并作为量子点，紧密限制的半导体碎片发射光。

机械工程副教授James Schuck说：“我们的发现是非常令人兴奋的，因为这意味着我们现在可以将单光子发射器定位在任何我们想要的地方，并调整其属性，如发射光子的颜色，只需在特定位置弯曲或拉伸材料”。“我们的结果意味着，完全可调谐的室温单光子发射器现在已经在我们的掌握之中，为可控和实用的量子光子器件铺平了道路。”

来源：

https://phys.org/news/2020-07-tiny-quantum.html

俄罗斯研究人员成功开发新型量子密钥分发系统

俄罗斯圣光机大学的研究人员成功开发了一种基于子载波量子密钥分发协议，具有量子相干性检测功能的量子密钥分发（QKD）系统。该系统的突出之处在于使用电光相位调制器形成量子态。相关论文已发表于Scientific Reports。

新系统可以大幅降低大规模QKD网络的生产成本，可供更广泛的用户群体使用。未来可能在常规的光缆基础设施中使用QDK。

来源：

https://phys.org/news/2020-07-rsearchers-modification-quantum-encryption-compact.html

一种类似量子（Quantum-Like）的方法增强机器人的感知能力

意大利热那亚大学（University of Genoa）的研究人员最近研究了使用类似量子的方法来增强机器人感知能力的可行性。他们在arXiv上的预印论文中介绍了一个案例研究的结果。

他们在一个模拟环境中，在一个感知能力有限的机器人上测试QL感知模型。他们将机器人传感器收集的信息存储在一个量子比特中。量子比特被允许有两个“前”和“后”态在一个相干的叠加，使不确定性建模混合“前一后”的情况。随后当量子位被测量时，它返回一个读数，其概率与这种叠加有关。

来源：

https://techxplore.com/news/2020-07-quantum-like-enable-perception-robots-limited.html

量子信息传递的速度限制取决于所要完成的任务

由美国国家标准与技术研究所（NIST）和马里兰大学等多个研究机构发现，量子信息传递的速度限制取决于所要完成的任务。该研究已发表于《物理评论X》。

研究人员发现，对于不同的应用程序，速度限制是不一样的。这就意味着，对于同一台量子计算机，不同任务的速度限制是不同的。甚至对于同一任务，例如量子“剪切”和“粘贴”，也可以在不同情况下应用不同的规则。

如果在计算开始时就执行剪切并粘贴，则速度限制很宽松，可以很快完成。但是，如果必须在计算中期进行这个操作，当沿途的量子比特状态不确定的时候，就需要有一个严格的速度限制，就非常适用。

来源：

https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.10.031009

欧洲科学家探索使用量子技术开发癌症筛查扫描仪

一个国际研究人员团队最近发表了对矢量涡旋束（VVB）在散射介质中传播的综合研究。 该团队正在欧盟FET-OPEN项目Cancer Scan的支持下进行研发，该项目提议开发一种全新的生物医学检测统一技术，并在量子光学和量子力学中运用。

这一技术将做到三维空间中光子的统一传输和检测，基于轨道角动量，量子纠缠和高光谱特性等要素。理论上，这些元素有助于开发一种可对癌症进行筛查的扫描仪，并在对人体的单次扫描中进行检测，避免任何辐射风险。

来源：

https://phys.org/news/2020-07-quantum-body-scanner-vector-vortex.html

-End-

1930年秋，第六届索尔维会议在布鲁塞尔召开。早有准备的爱因斯坦在会上向玻尔提出了他的著名的思想实验——“光子盒”，公众号名称正源于此。