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#量子周报
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美国NIDA宣布使用先进计算方法研发药物的资助申请，包括量子计算美国国立卫生研究院（NIH）的国家药物滥用研究所（NIDA）宣布了一项拨款计划，这些拨款将开发或利用先进的计算方法来描述复杂的药物-疾病关系，从而快速推进研究开发新的治疗方法，允许有针对性地资助物质使用障碍（SUD）药物发现和改善医疗保健。量子计算是其中提到的三个感兴趣的领域之一。NIDA对包括以下一个或多个类别的方法的应用特别感兴趣：1）人工智能，包括机器学习和深度学习；2）超级计算/并行计算；3）量子计算。NIDA致力于将最新的计算能力与生物医学数据结合起来，以增强对成瘾生物学的理解，并促进药物研发。人工智能，包括机器学习和深度学习，使计算机能够模拟人脑，而超级计算/并行计算解决了数据的规模和复杂性，量子计算解决了处理速度。这些方法中的一个或多个可用于分析基因表达数据、多组学捕获数据、细胞信号、受体-药物相互作用、药理学和行为反应、大脑区域活动、电子医疗记录或其他数据，以解决与预防、诊断和治疗相关的基础研究问题。
https://grants.nih.gov/grants/guide/notice-files/NOT-DA-21-004.html总部位于纽约的高盛，其量子研究主管William Zeng表示，他和他的团队已经找到了缩短时间范围的方法。他们正在利用量子振幅估计，这是一种量子计算技术，可实现相比经典算法的平方加速。Zeng的团队与量子软件和工程公司QC Ware合作构建了一个特殊的应用程序，用于解决耗时的数学问题。“我们一直在研究它，因为它在衍生品定价或风险计算等方面是一个非常有用的子程序，或者可以更快地进行蒙特卡罗模拟，这是我们想要解决的一类算法问题。”Zeng说。“银行用来计算风险和价格的算法必须重新设计，然后才能在量子计算机上正常运行。”QC Ware量子算法负责人Iordanis Kerenidis说：“首先重要的是要了解，量子计算机不是速度更快的经典处理器。” 当前的量子计算机还不够强大，无法大规模、快速地运行复杂的算法。但是，现在开始重新设计算法，“当硬件变得更好时，工作流就准备就绪了。” Kerenidis说，“这就是为什么像高盛这样的公司对创建这些新算法非常感兴趣的原因。”Zeng的小组还与IBM的工程师一起，评估他们需要何种性能的量子计算机才能使用量子振幅估计算法。https://www.americanbanker.com/news/goldman-sachs-moves-a-step-closer-to-quantum-computing韩国政府选择了韩国最大的移动通讯运营商SK电讯领导的财团，参与建立和运营量子保密通信试点基础设施的国家项目。该项目旨在确保核电站等关键工业设施中应急通信网络的稳定性，并加强对公共机构的关键数据和个人信息的保护。由SK电讯、SK宽带、ID Quantigue (IDQ)和泛在革命信息技术(URIT)组成的财团，已经从韩国国家信息社会局(NIA)获得了一项订单，即在核电厂运营商韩国水电与核电公司（KHNP）以及其他六个站点建立量子保密通信。SK电讯表示，量子保密通信将保护平和集团的氢汽车零部件技术、启明大学东山医院智能机器人获得的个人信息数据以及物理安全公司ADT Caps保存的安全视频数据。https://www.ajudaily.com/view/20210525150558272剑桥量子计算( CQC ) 宣布开发了一种新算法，可以加速量子蒙特卡罗积分，从而缩短获得量子优势的时间，并证实量子计算对金融业尤其是至关重要的。蒙特卡罗积分，即通过平均样本对概率分布的平均值进行数值估计的过程，可用于金融风险分析、药物开发、供应链物流以及其他商业和科学应用，但通常需要很多小时的连续计算，而今天则是通过计算机系统来完成。它是支撑现代世界的计算机械的一个关键方面。CQC高级研究科学家Steven Herbert发表的论文预印本中详述的算法解决了该问题，该论文展示了如何消除历史挑战，并获得完整的平方级量子优势。 http://www.cambridgequantum.com内布拉斯加大学林肯分校(UNL)获得了一项为期五年、价值2000万美元的资助，该资助来自美国国家科学基金会（NSF）的“激励竞争性研究既定计划”(EPSCoR)。该计划旨在创建一个研究和教育集群，从而增强该州在新兴量子材料和技术领域的竞争力，并提升机构的研究和教育能力。该计划的目标是促进量子材料和系统设计和实现方面的科学发现，这有可能彻底改变通信和信息处理中使用的技术。该团队还旨在通过训练有素的劳动力来提高该州的经济竞争力；建立教育和外联方案，增加对量子科学和技术的了解，特别是在中小学生、代表性不足的群体和农村人口中；投资新的尖端设备；聘用战略教员，以提高研究能力和专业知识；与当地行业合作伙伴合作；并获得大量研究经费。https://news.unl.edu/newsrooms/today/article/nu-receives-20-million-grant-to-advance-quantum-research-education/印度阿姆丽塔·维什瓦·维迪亚皮特姆大学与QNu合作研发基于量子的安全、计算和互联网技术印度阿姆丽塔·维什瓦·维迪亚皮特姆大学(Amrita Vishwa Vidyapeetham)与该国量子通信公司QNu Labs签署了一份谅解备忘录，以进一步研究、教育和开发基于量子的安全和计算技术。阿姆丽塔大学副校长P. Venkat Rangan博士评论说：“随着量子计算在量子比特技术、扩展架构、算法、应用程序、软件工具等方面不断取得进步，同时也加剧了密码学重大转变的紧迫性。正如我们今天所知的互联网。我们很高兴与印度量子密码学领域的先驱合作，为医疗保健、金融和银行以及政府和军事机构等多个行业开发安全通信解决方案。”QNu Labs联合创始人兼首席执行官Sunil Gupta表示：“学术界和工业界之间的强有力合作将预示着教育系统的创新，同时也将为行业项目带来研究能力。阿姆丽塔大学和 QNu 之间的合作伙伴关系是增强印度在量子通信和安全领域能力一步。我们希望在我们的产品中利用阿姆丽塔大学教师和学生的专业知识。”https://www.news18.com/news/education-career/amrita-vishwa-vidyapeetham-qnu-labs-tie-up-for-research-in-quantum-computing-3764570.html5月24日，清华大学量子信息班正式成立，由图灵奖得主、中国科学院院士姚期智担任首席教授。这是清华大学首个量子信息方向的本科人才培养项目，也是继计算机科学实验班、人工智能班之后，姚期智创办的第三个拔尖创新人才培养项目。在量子信息班成立仪式上，姚期智说，量子信息科技的发展到了一个全新的阶段，无论是国家战略需求还是科研产业发展，都需要提前布局谋篇。量子信息是一门新兴的前沿学科，有着比单一学科领域更广的基础知识需求，依赖于多学科的交汇融通，其培养模式与课程设置与其他学科有着显著区别，因此必须进行体系化、专门化培养。量子信息班将于2021年启动招生，首批计划招收20人。主要面向2021年参加高考且在各省本科一批次或保送生批次可被清华录取的学生进行二次选拔。申请学生须对量子信息领域有浓厚兴趣，并表现出较强的发展潜力。预计将于7月上旬开放报名并于8月份开展综合选拔。https://mp.weixin.qq.com/s/A1QpBxEqm5k_s1FYv10oPACrypto Quantique公司开发了一种读取计算机芯片的量子“指纹”的方法Crypto Quantique公司提出了一种读取计算机芯片独特的量子“指纹”的方法。这可能会改变我们处理网络安全的方式。计算机芯片在严格限定的位置组织电流以创建电路，因为电子会产生噪声和干扰。这种现象很难完全消除，只要它处于相对较低的水平，芯片制造商就可以忍受。Crypto Quantique已将这种噪声变成一种识别能力，它使用这种泄漏模式来识别单个芯片。他们已经开发出了一种方法来测量这些极弱的“漏电”电流（这里指的是飞安电流，等于10的负15次方安培），并将其转换为标识符。Crypto Quantique于2019年在格芯(GlobalFoundries)生产的芯片上对该技术进行了验证，现在具有IP设计，可以将其许可给其他芯片公司使用，以便可以将其嵌入到硅芯片中。该芯片将在两年内投放市场。https://sifted.eu/articles/computer-chips-quantum-fingerprints/量子硬件初创公司EeroQ正在开发一种基于超流氦电子方法的处理器芯片，该公司宣布任命 Steve Lyon教授为首席技术官。Lyon是普林斯顿大学（Princeton University）的教授，负责里昂实验室（Lyon Lab），多年来一直专注研究半导体和量子器件、纳米结构和物理。D-Wave宣布Michele Macready担任软件、云和专业服务的高级副总裁，Mark Snedeker担任专业服务部副总裁，Jennifer Houston提升为首席营销官，Mark W. Johnson博士晋升为量子技术和系统产品副总裁。https://quantumcomputingreport.com/news/#google_vignetteQuix将其12模式光子处理器出售给QuandelaQuix 宣布将其12模式(qumode)光子处理器(包括控制箱和所有外围设备)出售给法国公司Quandela，这是继他们上个月宣布向Qontrol出售后的又一笔交易。Quandela将该处理器视为他们计划在2022年建造的全尺寸量子计算机的关键组件。Quix设备使用光子穿过氮化硅波导并使用量子干涉来执行计算。光子处理器的一大优点是它们可以在室温下运行，不需要超低温环境。光子量子信息处理没有基于逻辑门的通用量子计算机功能，但在某些重要应用(包括量子机器学习和量子化学)中仍然有用。https://www.quix.nl/press-release/french-quantum-industry-chooses-photonics-quix-delivers/芝加哥量子交易所(Chicago Quantum Exchange)在其不断发展的社区中增加了三个新的公司合作伙伴：联合汽车金融公司(Ally Financial)、康宁公司(Corning)和东芝公司(Toshiba)。芝加哥量子交易所及其公司合作伙伴共同推动了科学技术和工程学，这对于构建和扩展量子技术以及开发实际应用(例如用于量子计算和通信的应用)必不可少。联合汽车金融公司是一家领先的数字金融服务公司，致力于通过创新的数字体验来改变在线银行业务。通过与芝加哥量子交易所合作，联合汽车金融公司希望在数据安全、分析建模和资产组合优化等领域探索潜在的量子技术用例。材料科学领域的全球领导者康宁公司将其在光通信领域的数十年经验带给了芝加哥量子交易所。这包括先进的光学材料和组件，以使量子设备更高效地进行计算和通信。东芝公司是全球领先的网络系统技术公司，它基于数十年的量子物理学科学研究，正在开发包括量子密钥分发(QKD)在内的全球量子信息技术平台。此次合作，芝加哥量子交易所可能会利用东芝的科学和工程技术来实现长距离、安全的量子通信，包括在单根光纤上传输密钥和数据的QKD技术。https://www.hpcwire.com/off-the-wire/chicago-quantum-exchange-welcomes-3-new-corporate-partners/是德科技宣布收购量子基准公司(Quantum Benchmark)5月25日，是德科技宣布收购量子基准公司(Quantum Benchmark)，量子基准公司在量子计算的错误诊断、错误抑制和性能验证软件方面处于世界领先地位。是德科技(Keysight Technologies)有限公司(纽约证券交易所：KEYS)是一家领先的技术公司，它的主营业务及目标是提供先进的设计和验证解决方案，帮助社会加速创新，连接和保护世界。量子基准公司的总部位于加拿大安大略省的基奇纳市，它是一家由风险基金先锋资本(VanEdge Capital)和Quantonation提供资金支持的私人控股公司。该公司是主营业务是：在具有显著影响的量子计算领域，通过识别和克服该领域的错误，来应对该领域的独特挑战，并提供用于改善和验证量子计算硬件功能的软件解决方案。收购量子基准公司符合是德科技的发展目标——提供一个全面的量子组合，从而解决客户在物理、协议和应用层的需求。是德科技正在为量子产业提供设备、工具和资金方面的支持，其在5年内收购了3家量子公司。https://mp.weixin.qq.com/s/9P1irSkUPjnpipbKcQ64vgIT巨头思科(Cisco)将通过路由器提供量子安全服务Quantum Xchange公司在加密灵活性和量子就绪性的量子安全产品和服务领域处于世界领先地位。5月25日，该公司宣布其密钥分发系统——Phio Trusted Xchange (TX)，已成功满足思科(Cisco)安全密钥集成协议(SKIP)的集成要求。只要是支持SKIP的思科企业级路由器，现在都可以使用来自Phio TX的量子安全密钥来保护其网络流量。此外，Phio TX以量子安全的方式，能够在任何距离或媒介上向思科网络上的多个节点连续分发旋转加密密钥。在现代对安全性的最佳实践的基础上，Phio TX使得思科的客户受益于目前可用的最强大的加密技术，从而可以保护现在和以后的传输的量子数据。总部位于美国旧金山的思科公司是全球领先的网络解决方案供应商，2020年营业额519.04亿美元，目前市值高达2229.74亿美元。福布斯2020全球品牌价值100强，思科排名第15位。https://mp.weixin.qq.com/s/WNj0ilrwWJXj92aU0hpZMA5月26日，在冷原子量子技术领域处于世界领先地位的ColdQuanta，宣布加入IBM Quantum Network。此外，ColdQuanta还将与IBM开源软件开发工具包(SDK)Qiskit整合。客户可以对ColdQuanta开创性的量子计算机Hilbert进行程序的优化，该量子计算机是一台100量子比特的量子计算机，并将于今年晚些时候发布。两家公司将寻求共同发展的机会，从而加速采用量子技术。ColdQuanta处于快速发展的量子行业的前沿，为计算、传感和网络领域的广泛量子解决方案提供冷原子量子技术。该公司的突破性技术——冷原子量子技术是以上解决方案的基础，其原理是使用激光将原子冷却到几乎到达绝对零度的水平（只比绝对零度高百万分之一度）。ColdQuanta即将在2021年下半年推出100量子比特量子计算机，届时该计算机将成为全球规模最大、可扩展程度最高的计算机之一。https://mp.weixin.qq.com/s/8ZGE37EMsNLvpa66E2NUtg5月25日，Xanadu官宣了由Bessemer Venture Partners领投的1亿美元B轮融资，后者是硅谷历史最悠久的风险投资公司之一。Weedbrook表示，截至目前，这家成立5年的公司的融资总额已达1.45亿美元。据Weedbrook介绍，Xanadu通过为研究人员和公司通过量子计算云服务获得了数百万美元的收入。其客户包括田纳西州的橡树岭国家实验室和几家加拿大银行。他说，公司员工规模为70人，目标是到今年年底发展到100人。Xanadu的新一轮融资将主要用于将其量子计算机从现在的40量子比特芯片发展到2026年的100万量子比特，并将其联网成一个计算系统。Weedbrook说，一旦达到了100万量子比特，它就可以毫无误差地进行大规模计算。https://mp.weixin.qq.com/s/TzxTHyxtgKYsm43DCEuJmQ来自俄罗斯国立科技大学（NUST MISIS）、俄罗斯量子中心、圣彼得堡伊夫研究所和德国卡尔斯鲁厄理工学院的一个国际研究小组首次通过超导量子比特获得了微波光子之间有效相互作用的实验证据。发表在npj Quantum Materials上的这项研究，可能是实现长时间量子存储器和开发商业量子器件的关键一步。在他们的实验中，研究人员使用了频率为几GHz、波长为几厘米的光子。“我们使用了超导肘，基本上是人造原子，因为它们已经被证明与光有很强的相互作用。由于天然原子体积小，天然原子与自然光的相互作用很弱。超导肘是人造的；它们的尺寸可以达到0.1毫米，这使得它们的偶极矩和极性显著增加，从而在光和物质之间建立起强有力的相互作用。”参与这项研究的NUST MISIS超导材料实验室负责人、俄罗斯量子中心团队负责人Alexey Ustinov教授说。“通过为每个量子比特使用专用的通量偏置线，我们可以控制它们的跃迁频率。Alexey Ustinov教授说：“我们推导出并实验验证了多个量子比特可以获得无限远的光子介导的有效相互作用，这种相互作用可以通过量子比特之间的距离来调节。”这项工作的电路将单个量子比特和两个量子比特的实验扩展到一个完全成熟的量子超材料，从而为超导量子的大规模应用铺平了道路。https://phys.org/news/2021-05-scientists-photons-interact-long-living-quantum.html研究人员称算法可以在有限量子计算机上模拟无限量子系统来自伦敦大学学院（UCL）、伦敦国王学院、慕尼黑工业大学和量子软件初创公司 GTN 的科学家表示，他们已经开发出新算法，可以在有限量子计算机上模拟无限量子系统。发表在npj Quantum Information上的研究展示了如何使用张量网络通过小型量子计算机捕获大型量子系统最重要的量子特征。张量网络最初是为了与经典计算机执行相同的任务而开发的。“目前每个人都在问的一个大问题是，我们可以用我们目前的小而嘈杂的量子计算机做哪些有用的事情？” 伦敦国王学院的博士生、通讯作者Fergus Barratt说。“让当前的量子计算机更有用的一种方法是找出量子效应真正重要的地方。例如，对于某些酶，重要的量子效应局限于更大分子的小部分。然后，我们可以将量子计算机的工作集中在大型系统的大部分量子部分上。张量网络和我们开发的代码可用于适当和有效地分配计算资源，使我们能够将模拟分成许多较小的计算——实际上是一种并行量子计算。”论文主要作者、伦敦大学学院纳米技术中心的Andrew Green教授和他的团队一直在开发张量网络技术，以获得关于量子系统的基本见解，并学习如何在NISQ计算机中利用它们的特性。在这项研究中，研究人员能够演示大型一维量子系统的模拟，用于生成结果的所有代码都可以下载。研究人员的下一步是开发他们的算法来模拟二维或三维量子系统。该团队的代码已被列入谷歌公共早期访问计划的一部分，将在超导量子计算机上进行试验。https://thequantumdaily.com/2021/05/27/researchers-say-algorithms-can-simulate-an-infinite-quantum-system-on-finite-quantum-computers/近日，清华大学交叉信息研究院徐勇研究组在拓扑凝聚态物理领域取得重要进展，首次在理论上预言三维二阶拓扑绝缘体可以在完全随机点阵即无定形体系中存在，并发现结构无序可以诱发拓扑平庸相到二阶拓扑绝缘体的量子相变。研究人员还提出在实空间中计算三维二阶拓扑绝缘体拓扑不变量的方法（包括有时间反演对称性的体系）。在此项工作中，研究人员发现三维无定形体系中可以存在二阶拓扑绝缘体，并且结构无序可以诱导出二阶拓扑绝缘体。这意味着在某些条件下无定形系统相比于晶格系统更容易出现二阶拓扑绝缘体。具体而言，研究人员计算了三维随机点阵的二端电导，发现在一个参数区间内，平均电导量子化到2e² / h，表明该三维体系的棱上存在无能隙的边界态。另外，研究人员发现这种绝缘体由四极矩的绕数保护，因此不需要晶格对称性。研究人员还发现在一个参数范围内，在平庸晶格体系中加入格点位置的随机偏移会引起二端电导从0到2e² / h 的跃变。另外，随着结构无序的增加，局域态密度表明链边界态的出现。以上证据表明结构无序可以诱导出二阶拓扑绝缘体。最后，研究人员考虑时间反演对称性体系，提出两种新的拓扑不变量在实空间刻画二阶拓扑绝缘体的性质。具体计算也表明二阶拓扑绝缘体也可以存在于三维具有时间反演对称性的无定形系统中。此项工作表明高阶拓扑相可能在无定形体系中广泛存在，对于进一步理解无序、对称性和拓扑的关系具有重要意义。https://mp.weixin.qq.com/s/u1fTuObDiAeMeKDI96r4yw近日，中科院上海微系统所的尤立星团队与中科院理化所梁惊涛团队在面向空间应用的超导单光子探测器（SNSPD）技术领域再次取得突破，打破自身2018年创造的纪录，实现了通信波段最大探测效率93%的新的世界纪录，为我国开展基于超导单光子探测器的深空通信、空间量子信息等应用奠定了基础。2020年，上海微系统所利用三明治结构超导纳米线实现SNSPD 98%的效率纪录[Optics Express 28: 36884 (2020)]。与此同时，北京理化所依托在空间制冷领域的持续技术创新，对制冷机进行了进一步的优化，制冷机的体积和最低工作温度得到了进一步降低（图1）。图1 第一代（左）与第二代（右）制冷机真空腔尺寸对比双方在此基础上再次合作，成功实现了最大探测效率93%的可空间应用的超导单光子探测系统（图2），刷新了我国保持了两年多的系统探测效率纪录。该成果对于SNSPD的空间应用具有广泛而深远的意义。图2 SNSPD系统探测效率（红色曲线）和暗计数（蓝色曲线）随偏置电流变化曲线
https://mp.weixin.qq.com/s/gSGk7kSoATBoVAv7E1nNpA上海微系统所成功研制探测效率超过90%的超导微米线单光子探测器近日，中科院上海微系统与信息技术研究所的尤立星团队与欧欣团队合作，在超导单光子探测器技术领域取得新突破，不囿于传统百纳米尺度的超导线宽限制，在微米级线宽的超导微米线单光子探测器（SMSPD）领域，实现了在1550 nm波段超过90%的系统探测效率（SDE），为大光敏面超导单光子探测器研发和应用奠定了基础。中科院上海微系统所研究人员将离子辐照调控技术（相关论文W. –J Zhang et al., Phys. Rev. Appl. 12(4), 044040 (2019). 授权专利号CN107910400B）应用于NbN材料的SMSPD中，采用1 μm线的双螺旋结构构成了50 μm直径的有效光敏面。结合优化的光学结构设计，在实验上首次成功展示了在1550 nm通信波段，单模光纤耦合情况下系统探测效率超过90%的SMSPD（92.2%@0.84 K）。同时SMSPD具有与SNSPD相当的暗计数率（~200 cps）和时间抖动（~48 ps）。由于高占空比的结构设计（占空比~80%），器件的偏振敏感性仅为1.03。此外，当在2.1 K下闭式循环低温制冷机工作时，探测器的SDE仍超过了70％。由于探测器具有50微米直径的光敏面，它与多模光纤耦合时，该探测器的展示出超过60％最大SDE，时间抖动~50 ps。这些性能指标均远超目前其他同类型的SMSPD。光敏面直径50微米的超导微米线单光子探测器（SMSPD）https://mp.weixin.qq.com/s/IluZujPqksqqCMXyXzDLQg最近，英国巴斯大学的研究人员研究了一种新形式的材料二硫化钨(WS2)，它既是二维材料又是三维材料。WS2是一种半导体——如同存在于几乎所有电子设备中的硅。然而，与硅不同的是，WS2可以以稳定的二维形式存在。用一种新的方式排列WS2，从而可以以二维平面创建被称作是纳米网的三维结构。WS2纳米网能使激光的频率增加一倍，波长减半，而且还能改变颜色，因此WS2的作用非常广泛。这就意味着可以把WS2用在使用光的量子通信组件中，我们可以用这种组件检测到试图“窃听”信息的行为。在技术方面，该团队制作的纳米网很容易大规模生产，而且可以提供可调整的与光线的交互作用。通过加入小型金属纳米颗粒或第二种材料等方法，该材料还有进一步发展的空间，例如，上述混合材料将提供其他改变通过它们的激光的途径。该团队的下一个目标是将纳米网整合到能够传输和改变光线的设备中，并将其与传统的微电子技术结合在一起。这是一条发展实用的量子光通信的途径。https://mp.weixin.qq.com/s/25r9oUsCs1nZC505dsGNRg进入光子盒社群，与我们近距离互动，了解量子领域更多产业、商业、科技动态，领取量子技术产业报告。现添加社群助手微信Hordcore即可进群 ，与我们一起展望未来！