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周报丨白宫要求6个月内进入抗量子时代；欧洲24亿欧元建设量子通信网络

光子盒研究院 光子盒 2023-03-25
收录于合集 #量子周报 154个

光子盒研究院出品



01
本周头条
This week's headlines

美国白宫要求各机构6个月内启动抗量子加密迁移工作


美国白宫管理和预算办公室（OMB）近期发布了一份新声明，概述了联邦机构需要在运行量子计算机之前开始向抗量子密码迁移。

该新声明要求联邦机构清点其当前的加密硬件和软件系统，强调需要额外网络安全协议的高价值资产和高影响系统。随后，机构领导层的任务是将这些信息汇编成一份报告，其中包含他们对高风险信息资产和系统的个人总结，供国家网络主任办公室和网络安全与基础设施安全局帮助预算、计划和执行从标准的过渡到有效的抗量子密码。OMB还指出，各机构提交的高风险系统将主要处理敏感数据，这些数据可能会被任何量子黑客攻击所利用。政府要求各机构必须在2023年5月4日之前完成OMB的请求。在声明发布后的30天内，各机构将指定负责收集密码系统信息的负责人，同时OMB将继续发布有关收集系统清单的说明。

美国联邦首席信息安全官Chris DeRusha：“拜登-哈里斯政府正在努力确保美国在新兴的量子计算领域的领导地位，这场全球技术竞赛既有希望也有威胁。我们正在优先考虑保护联邦政府的敏感数据免受量子计算机未来可能的危害；这一行动标志着一项重大任务的开始，让我们的国家为这项新技术带来的风险做好准备。”

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4672664.html?templateId=520429

谷歌开始使用抗量子密码保护内部通信


谷歌报告，称该公司已经在使用抗量子密码（PQC）安全技术来抵御先窃取后解密的黑客攻击。谷歌云已经启用了谷歌内部传输中加密协议应用层的算法传输安全ALTS协议，确保公司内部基础设施上的通信经过身份验证和加密。

该团队表示：广泛部署和审查的公钥密码算法（例如RSA和椭圆曲线密码术）对于今天的对手来说是高效和安全的。然而，正如谷歌云CISO Phil Venables在7月份所写的那样，公司预计未来大规模量子计算机将彻底打破这些算法。密码学界已经开发出这些算法的几种替代方案，通常称为抗量子密码(PQC)，团队希望它们能够抵御量子计算机驱动的攻击。而用PQC保护数据是必要的，原因有二：攻击者今天可能会存储加密数据，并在获得对量子计算机的访问权限时对其进行解密（也称为“先窃取后解密”攻击）；产品生命周期可能会与量子计算机的到来重叠，并且很难更新系统。

谷歌表示：“抗量子密码迁移在规模、范围和技术复杂性方面带来了独特的挑战，这是业内以前从未尝试过的，因此需要格外小心。这就是我们使用混合方法在ALTS中部署NTRU-HRSS的原因。我们将两个方案组合成一个单一的机制，使得有兴趣破坏该机制的对手需要破坏这两个基础方案。”

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4683955.html?templateId=520429

总投资24亿欧元，欧洲将建设量子卫星网络


欧洲议会已同意支持一项24亿欧元的计划，旨在建立一个安全的量子卫星网络。安全连接计划将于2023年至2027年运行，以在近地轨道(LEO)部署卫星星座，其中将包括用于欧洲量子通信基础设施(EuroQCI)安全加密的最新量子通信技术。而IRIS²（卫星弹性、互连和安全基础设施）是继用于导航的伽利略和用于监测的哥白尼之后的第三个旗舰太空计划。欧盟委员会表示，它是该地区主权、自主和安全连接基础设施的关键。

该量子卫星网络将于2024年开始运营，将支持欧盟大使馆在边境监控、危机管理和安全通信方面的各种政府应用，但它也将允许大众市场应用，包括移动和固定宽带卫星接入、卫星B2B服务的中继、交通的卫星接入、卫星增强网络和卫星宽带以及基于云的服务。该网络将确保以不受限制的方式保证访问，避免对第三国的依赖并增强欧洲价值链的弹性。它还将增加有效载荷，以促进整个联盟高速宽带和无缝连接的发展，消除通信死区并增强成员国领土之间的凝聚力，并允许在联盟以外具有战略意义的地理区域实现连接。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4672687.html?templateId=520429

QuTech取得拓扑量子比特重要进展


传统计算机使用比特执行操作，比特可以是零或一，而量子计算机使用量子比特。量子比特作为未来量子计算机的基石之一，可以是光子或电子，或任何可以以所谓的量子态存在的系统。来自QuTech和埃因霍温科技大学的科研团队在量子比特研究方面有了重要突破。

该团队现在通过使用在特殊生长的半导体纳米线中定义的量子点证明了等自旋配对的存在，并且在这项研究中，直接测量了自旋极化量子点之间的等自旋配对。成对的电子从传统的超导体感应到半导体纳米线中，其特性强制实现等自旋极化。

实验通过证明破坏库珀对可以导致两个具有相同自旋极化的电子来证明配对，其结果也证明了对量子点之间配对的可控检测。实现所谓的由几个量子点组成的人工Kitaev链需要在一系列量子点中实现配对，这是对拓扑量子比特的应用中一种很有前途的方法。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697726.html?templateId=520429

中国科大郭光灿团队实现通讯波段的按需式量子存储


中国科大郭光灿院士团队在固态量子存储领域取得重要进展。该团队李传锋、周宗权研究组基于掺铒波导实现了通讯波段光子的按需式量子存储，向构建大尺度光纤量子网络迈出重要一步。该成果于11月15日发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。

李传锋、周宗权研究组在掺铒硅酸钇(167Er3+:Y2SiO5)晶体上利用激光直写技术自主加工了光波导，并在波导两端直接粘贴集成了普通的单模光纤。为了实现按需式读取，研究组进一步利用电子蒸镀技术在波导两侧加工了片上电极，从而利用电场诱导的斯塔克效应来实时调控波导内铒离子的相干演化。通过极化铒离子的电子自旋，并初始化其核自旋状态，光子的存储效率被提升至10.9%，这一效率相比此前报道的可集成通讯波段量子存储获得了5倍的增强。电场调控的按需式量子存储保真度达到98.3%，远超考虑了存储效率和光子统计的经典极限。

该成果基于铒离子实现了通信波段的按需式量子存储，并且这一光纤集成器件可以直接对接现有的光纤网络。在经典通信领域，掺铒光纤放大器的发明使得长距离光纤通信成为现实，类似地，基于铒离子的量子存储也可用于克服长程量子通信中的指数级损耗，使得铒离子有望再在量子网络的建设中扮演重要角色。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4672728.html?templateId=520429

02
战略政策
Strategy & Policy

印度与欧盟就气候、量子技术签署协议


印度和欧盟于11月21日在双方今年早些时候启动的贸易和技术委员会的基础上签署了气候建模和量子技术等领域的合作协议。印度电子和信息技术部(MeitY)与欧盟委员会通信网络、内容和技术总司在虚拟仪式上签署了“关于高性能计算(HPC)、极端天气和气候建模以及量子技术的合作意向书”。

该协议基于双方在5月8日印欧领导人会议上深化量子和高性能计算技术合作的承诺。欧盟声明称：“在4月25日决定成立欧盟-印度贸易和技术委员会(TTC)的背景下，该协议的签署具有重要意义”。在双方发布的声明中提到，新协议旨在促进在生物分子药物、新冠病毒疗法、缓解气候变化、预测自然灾害和量子计算等领域使用印度和欧洲超级计算机在高性能计算应用方面的合作。

根据这一伙伴关系，印度和欧盟将利用双方的专业知识来优化高性能计算，以开发多个领域的先进技术解决方案，并且该协议还将允许双方共同探索量子技术的前沿。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4683951.html?templateId=520429

日本成立量子技术国际合作中心


由日本政府制定的综合创新战略促进委员会于2022年提议在冲绳科学技术研究所（OIST）创建一个量子技术国际合作中心，作为其“量子未来社会愿景”的一部分。该中心现在是日本十个量子技术创新中心之一。OIST启动了OIST量子技术中心(OQT)，该中心于2022年10月31日开始创建，旨在推动量子技术国际合作中心的研究和创新。

OIST量子信息科学与技术部门负责人Kae Nemoto教授被任命为OQT的主任。OQT将作为国际交流中心，帮助促进全球研究合作，同时吸引和培养量子领域当前和未来的领先科学家。OQT将通过促进量子物理、计算机科学、信息工程和其他相关研究领域的跨学科研究和创新，寻求为从量子计算机到量子安全的广泛量子技术做出贡献。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4684017.html?templateId=520429

西班牙启动未来量子互联网研究计划


近期，西班牙加泰罗尼亚的六家研究机构正式启动了新的研究计划，旨在开展量子技术研究，最终目标是将其应用在未来的欧洲量子互联网中。该项目在未来三年内获得了1500万欧元的资助，其中970万欧元来自于欧盟复苏基金的资助，并通过科学与创新部获得了其余530欧元。

该计划的主要目标是研究目前尚未商业化的概念和技术的开发，包括通信和计算、传感器和量子材料。将讨论可以集成到电信网络中的各种类型的硬件和软件。还将为那些目前未知的最适合长距离的技术寻找解决方案。与此同时，将开展量子中继器和存储器的开发工作，以通过光纤实现超过100公里距离的量子通信。同时，团队还将研究时间信号的超精确分布、量子传感器和分布式量子计算的连通性以及量子材料特性的探索技术。

从短期来看，量子通信在电信领域引起了极大的兴趣，特别是在网络安全领域，它为当前现有技术提供了一个额外的安全层，用于通过互联网安全传输数据和信息。最终目标是实现所谓的量子互联网，它将通过能够严格分配量子资源的网络连接各种量子系统，如计算机、处理器、模拟器和传感器。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4702346.html

芬兰将与印度合作开发5G/6G、量子和超级计算


芬兰正在与印度就5G和未来6G移动技术领域展开合作。两国将率先探索量子计算和超级计算之间的复杂融合，并将其作为解决基于高能效硬件的未来工业解决方案的突破口。访问印度期间，芬兰教育、科学和文化部长Petri Honkonen会见了联邦科学技术部长Jitendra Singh，双方就广泛的问题进行了交谈，为建立印芬量子计算虚拟网络中心奠定了框架。两国学术界、工业界和初创企业将积极参与量子计算和可持续性发展计划。

芬兰正在与印度合作开发5G/6G技术。芬兰是最早探索量子计算和超级计算之间复杂融合的国家之一，Petri表示这将是与印度最先进的合作，同时也是理解混合量子计算技术解决现实问题的潜力的突破。高性能计算应用程序将彻底改变我们跟踪气候变化和自然灾害的方式。但除5G之外，还有关于下一代包括6G在内的技术的热议。芬兰部长强调6G可以带来的技术突破范围将推动工业和经济活动大规模发展。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4684023.html?templateId=520429

印度新德里建立量子技术中心


印度德里国际信息技术学院(IIIT Delhi)建立了一个新的量子技术中心(CQT)。该中心将专注于领导量子技术不同方面的研发，与行业和政府机构合作进行产品开发，促进跨学科研究，与印度和国外的其他研究实验室合作，并向学生传授相关技能以在量子技术领域追求成功的技术突破。

IIIT Delhi主任Ranjan Bose教授说：“IIIT-Delhi的量子技术中心将从事量子计算、量子通信以及量子材料和器件的跨学科研究和开发。它将致力于开发可负担的解决方案，重点关注印度特有的机会和环境。它还将有助于培养本科生、研究生和更高水平的熟练劳动力，从而推动印度的量子技术发展。”

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4684036.html?templateId=520429

台湾鸿海集团将于加拿大成立量子软件中心

台湾鸿海集团于11月23日宣布，将与加拿大Mitacs（Mathematics of Information Technology and Complex Systems）签署合作协议，双方将在加拿大进行量子前瞻技术研究。与此同时，鸿海将在加拿大成立软件研发中心，第1阶段将征募超过百名以上设计与工程人才，聚焦电动车驾驶体验、人机互动等软件开发。

本次合作协议由鸿海研究院执行长李维斌与Mitacs执行长John Hepburn亲自签署，Mitacs将运用其在加拿大庞大的高等教育研究机构网络，提供资金及人才发展方面建议，鸿海研究院则专注于推动量子领域研究。此协议也是鸿海扩大在加拿大的研发及创新能力，开始关键布局的第一步，除了量子研究外，未来鸿海将寻求在加拿大建立研究及设计机构，进一步创造就业机会，推动在地经济成长。

鸿海研究院执行长李维斌表示，本次合作希望研究院能引进加拿大专业人才，共同投入前瞻技术研究，初期将以量子技术领域为研究主轴。通过Mitacs，鸿海希望在加拿大建立量子计算研究项目，并在第一年内招聘约5~10名研究型实习生。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691155.html?templateId=520429

03
量子计算与模拟
Quantum computing & simulation

欧洲量子算法公司推出新药研发平台Aurora


位于赫尔辛基的初创公司Algorithmiq擅长开发量子算法来解决生命科学中的复杂问题，并于近期推出了最先进的药物研发平台Aurora。Aurora平台将有助于实现药物探索和开发的范式转变，使Algorithmiq能够彻底改变新药的发现方式，从而可以快速、高效和具有成本效益地将其推向市场。使用其从量子设备中提取信息的专有方法，Algorithmiq最早将在明年展示出有用的量子优势。Aurora将用于解决与药物研发相关的问题，例如量子计算机上的蛋白质配体结合。

药物研发的最大挑战之一是能否准确预测药物分子与我们体内某些蛋白质的结合，这些蛋白质是导致特定疾病的原因。Aurora结合了最先进的经典和量子化学模拟算法。操作过程分为三步：预处理、处理和后处理。它的工作原理是优化量子计算机的输入，通过仅对分子最相关的部分进行建模来降低问题的复杂性，然后在错误清零之前在硬件上执行计算。Algorithmiq从量子计算机中提取有用信息的专利和可扩展方法随着量子比特数量的增加而扩展，使其保持在最先进硬件的最前沿。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4672721.html?templateId=520429

德州大学大河谷分校获得80万美元资助，用于推进量子研究


美国德州大学大河谷分校（UTRGV）物理与天文学系副教授Hamidreza Ramezani博士已获得美国国家科学基金会为期三年（2022年至2025年）的800,000美元资助，用于进行量子光学研究。

Ramezani主要研究如何将光子作为单个量子粒子用于构建下一代量子计算机和设备，并将以“用于稳健全光量子器件的光子晶格”为题，开展一项开创性研究项目，提出创新的光子晶格来研究相对未被探索的量子现象。除了在该项目中进行的前沿研究外，该笔资金还通过为参与该项目的所有学生创建一个学者学院，支持UTRGV、路易斯安那州立大学和加州大学之间学术协同的发展。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4683992.html?templateId=520429

Q-CTRL和Classiq合作改进量子算法开发


量子控制基础设施软件的全球领导者Q-CTRL和量子算法开发软件的领导者Classiq今天宣布建立合作伙伴关系，以提供端到端的平台来设计、执行，并分析量子算法。新的合作伙伴关系将Classiq的量子算法设计平台与Q-CTRL旨在提高硬件性能的先进量子控制技术相结合。此次合作结合了该行业领先的量子产品团队，联合了专家开发人员、物理学家和科学家的研究。

该合作项目将提供一个单一界面，开发人员可以在其中使用这两种解决方案来创建算法并使用高性能错误减少技术运行它们，从而简化从量子计算机获得有用见解的端到端过程。两家公司开发的强大技术减少了对用户量子计算专业知识的需求，使开发人员能够专注于对他们最重要的特定领域应用程序。客户可以使用这些工具来充分利用当今的硬件，并构建有用的量子算法来解决世界上一些最困难的计算问题，例如金融、用于药物发现的量子机器学习和优化物流问题。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691156.html?templateId=520429

QCI推出免费软件，可解决10,000个变量的量子计算问题


作为可访问的全堆栈量子解决方案的领导者，Quantum Computing Inc.(QCI)于美国东部时间11月22日发布了一款免费软件，使D-Wave的客户能够快速将他们的二次无约束二元优化（QUBO）问题转化为哈密顿方程然后可以通过QCI行业领先的Dirac 1熵量子计算(EQC)系统来解决。QCI通过Dirac 1为量子退火机的用户提供了快速解决多达10,000个变量的现实世界业务问题的能力。

QCI首席运营官兼首席技术官William McGann博士说：“根据市场反馈，量子技术的用户因无法解决与业务相关的规模问题而感到沮丧。所以我们相信我们的解决方案将改变量子退火机用户的游戏规则，他们以前仅限于解决小尺度的问题。现在，他们可以在几分钟内将现有的QUBO转化为哈密顿过程，根据需要扩展问题，并用Dirac 1解决它们。我们相信，QCI的熵量子计算机背后的方法论和核心技术与其他受量子启发的技术相比具有显着优势，能够为密集、复杂的问题提供优化的解决方案。”

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691161.html?templateId=520429

PASQAL加入欧洲里德堡量子计算项目


量子计算公司PASQAL宣布已经开始参与欧盟委员会最近启动的里德堡量子计算项目(EuRyQa)的欧洲基础设施。该项目受欧洲地平线计划的资助，旨在开发基于里德堡原子的可靠而强大的量子处理器，作为欧洲可扩展量子计算的领先技术。

PASQAL专注于基于数百个中性里德堡原子阵列开发最先进的、完全可编程的量子处理器。为了防止原子在这些阵列中发生碰撞，旗下的科学家使用激光来固定它们并将其彼此远离。然而，要进行量子计算，中性原子应该能够相互作用，这是通过将它们激发到所谓的里德堡能级来实现的。

PASQAL量子软件和应用程序负责人Loïc Henriet表示：“里德堡原子阵列已经展示了它们在模拟量子计算方面的巨大潜力。PASQAL团队非常荣幸能够参与这一重要的跨国合作，为将欧洲置于量子时代的前沿做出贡献。”

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691162.html?templateId=520429

量子计算公司Rigetti Computing发布第三季度财务报表


Rigetti发布的财务报表显示，2022年第三季度收入为280万美元，而上一季度的收入为210万美元。毛利润为200万美元，而上一季度为130万美元，GAAP净亏损为1880万美元，而第二季度为1000万美元。公司本季度末现金和现金等价物为1.61亿美元。由于发现前期未支付和未确认的电力公用事业费用，该公司需要将第三季度业绩的报告推迟大约一周，并继续重述其第一季度和第二季度的业绩。他们还需要对已发行的金融认股权证的会计处理进行调整。

该公司表示，他们计划于2023年初发布第四代84量子比特Ankaa处理器和2023年底由四个连接的Ankaa芯片组成的336量子比特Lyra计算机，并且已经取得技术进步。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691174.html?templateId=520429

量子算法节省计算电子动力学的时间


HZB（柏林Helmholtz-Zentrum）理论化学小组首次使用在完全不同的背景下开发的量子计算机算法来计算分子的电子密度以及它们在光脉冲激发后的动态演变。

小组为未来完全无错误的量子计算机开发了一种算法，并在模拟十个量子比特的量子计算机的经典服务器上运行它。实验将研究限制在较小的分子中，以便能够在没有真正的量子计算机的情况下进行计算，并将它们与传统计算进行比较。事实上，量子算法产生的结果符合预期。而与传统计算相比，量子算法也适用于使用未来的量子计算机计算更大的分子。因为这与计算时间有关。它们随着构成分子的原子数量的增加而增加。传统方法的计算时间会随着每个额外的原子而倍增，但量子算法并非如此，这使得它们拥有更快的运算速度。

该研究展示了一种以非常高的空间和时间分辨率提前计算电子密度及其对光激发的“响应”的新方法。这使得模拟和理解超快衰变过程成为可能，并且在由所谓的量子点制成的量子计算机中也至关重要。该方法还可以预测分子的物理或化学行为，例如在吸收光后电荷的转移变化，这可以促进光催化剂的开发，用于在阳光下生产绿色氢，或有助于了解眼睛中光敏受体分子的过程。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691206.html?templateId=520429

俄罗斯科学实现基于fluxonium量子比特的高保真门


来自俄罗斯科学技术大学和鲍曼莫斯科国立技术大学的科学团队是世界上最早使用超导fluxonium量子比特实现双量子比特操作的团队之一。其使用的fluxonium量子比特具有更长的生命周期和更高的运算精度，因此可被用来制作更长的算法。该团队现已发表一篇关于使量子计算机的创建更接近现实的研究文章。

量子比特的主要任务是无误地存储和处理信息，但意外噪音甚至仅仅是被观察都可能导致数据丢失或更改。超导量子比特的稳定运行通常需要极低的环境温度——接近零开尔文，比开放空间的温度低数百倍。在实验中，为了保护量子比特免受噪声影响，研究人员在电路中添加了一个超电感（一种对交流电具有高电阻的超导元件），它是一个由40个约瑟夫森结组成的链——两个超导体的结构被一层薄薄的电介质隔开。由此产生的Fluxonium量子比特比transmon更复杂，主要优点是它们可以在大约600MHz的低频下运行。为了实现通用的逻辑运算，团队采用了双量子比特门。由于可调谐耦合元件，该设备不仅同时获得99.22%以上的两个量子比特操作的准确性，还可以抑制量子比特之间的相互作用，从而运行执行并行的单量子比特操作的准确性为99.97%。

计算量子比特的低频率不仅为更长的量子比特寿命和阀门操作的准确性开辟了道路，也将产生更长的算法，同时还使在量子比特控制线中使用亚千兆赫兹电子成为可能，这大大降低了复杂性量子处理器控制系统。在未来，科学家们计划继续研究基于fluxonium量子比特的计算，优化量子比特控制系统，提高读出率，并开始开发基于它们的多量子比特系统。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691216.html?templateId=520429

俄罗斯首次展示四量子比特量子处理器


来自俄罗斯国家研究型技术大学（NUST MISiS）超导超材料实验室的科学家与莫斯科物理技术学院（MIPT）的同事合作，在俄罗斯首次实现了四量子比特量子处理器。该处理器演示了保真度高于97%的Controlled-Z门。该实验是在MIPT人工量子系统实验室开发和制造的超导集成量子电路上进行的。

在本研究中，MIPT科学家开发了一种用于量子模拟的基于transmon的量子集成电路，其中包含五个电容分流电荷量子比特，其中一个未用于本实验。量子比特彼此电连接，可以实现两种不同类型的相互作用：量子比特之间的交换能量和在|0⟩和|1⟩叠加中控制彼此相位的变化。为了利用单个微波谐振器实现量子比特的非破坏性读取，研究人员使用了由MIPT和MISIS科学家联合开发的宽带约瑟夫森参数放大器。

该实验所用的设备和程序代码均由莫斯科国立钢铁合金学院大学的科学家提供。该程序代码是较早开发以便用于演示基于双量子比特的量子处理器上的双量子比特操作，并允许以高于97%的保真度实现校准的CZ操作。该实验表明，双方合作期间取得的技术水平和实验能力足以实现中等规模的量子器件而无需纠错。联合项目的下一阶段将侧重于8量子比特量子模拟器和处理器的开发和测试。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4692749.html?templateId=520429

“量子总线”平台进一步推动可扩展量子计算发展


在具有数百万个量子比特的大型芯片上，量子比特会出现纠缠或耦合问题。自然纠缠发生在100纳米的有限范围内。因此，在过去几年里，来自于利希研究中心JARA量子信息研究所和亚琛工业大学的研究人员一直在尝试创建一个可扩展的平台，可以在芯片中实现更长距离的纠缠，并试图减少芯片中所需的信号线。

他们的目标是将部分控制电子设备直接集成到芯片上，采用基于硅和锗的半导体自旋量子比特来实现这一点。这些自旋量子比特使用与传统硅芯片类似的技术制造，帮助该团队取得了突破，使他们能够解决耦合问题。团队提出了一种允许远距离传输信息的量子穿梭机，这个耗时5年多的项目最近才得以实现。目标是在芯片中传输超过10微米的纠缠，以确保支持数百万量子比特的架构。除了传输纠缠，该团队的另一个目标是简单化，因为他们希望最大限度地减少传输此信息所需的信号线或输入。

JARA团队提出的解决方案取决于4个简单的正弦脉冲。这些简单的脉冲会产生均匀的势波，电子会在势波上“冲浪”或到达目的地。这项技术的稳健性使其不需要太多控制，只需几个脉冲，也不会太复杂，同时仍能有效地传输电子。因此，从理论上讲，这项技术是一种非常稳健的方法，可以传输或“穿梭”电子，从而在彼此相距很远且没有局部连接的量子位之间建立纠缠。该团队目前已能够将电子传输560纳米5000次而没有任何重大错误。这相当于2.8毫米的距离，因此该技术取得了显著成果。后续将继续他们的研究，表明该技术可以在传输过程中保留电子自旋中的量子信息，而这种“量子总线”可能成为未来可扩展量子芯片的基础。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697704.html?templateId=520429

科学家研究了超导量子比特弛豫时间的动力学


为了克服当前量子计算的问题，相关领域提出了所谓的超导量子比特。自从首次实现相干动力学以来，这些类型的量子比特的发展导致相干时间提高了五倍。近期，美国IBM沃森研究中心的科学家们展示了对超导量子比特弛豫时间动力学的研究，这是高性能量子计算的关键选项之一。

目前公认需要进一步改进以充分发挥超导量子比特在增强量子处理器性能方面的潜力。此外，构建具有最佳容错能力的量子计算机仍然是量子计算领域的一个关键挑战。团队展示了一种用于研究这些系统的新型快速光谱技术，所提出的技术采用基于微波的方法，主要优点是它不需要额外的硬件。该技术使用了具有异音特性的微波音调，它提供了弛豫时间的增强光谱分辨率。这显着改进了传统的基于通量的两级系统光谱方法。弛豫时间下降揭示了频率水平，重复频率扫描用于研究系统的弛豫概率时间动态。团队使用这种方法将长时均值和短时均值相关联，包括多个月的跨度和局部量子位频率，这些均值用于对十个量子比特的短时均值进行平均。最终得出的结论，局部量子比特频率提供了长期行为的增强和快速相关性。

超导量子比特因为增强了相干性，已然成为未来先进量子计算机的备选。该团队的方法利用全微波技术，可以显著改进量子计算领域，揭示先进的基于超导量子比特的系统中的动力学和相关性。尽管瓶颈依然存在，但这是朝着完全实现无故障量子计算技术迈出的一步。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697732.html?templateId=520429

地平线量子计算公司启动欧洲扩张计划


总部位于新加坡的地平线量子计算公司（Horizon Quantum Computing）专注于软件开发工具以释放量子计算硬件的潜力，于11月24日宣布计划在爱尔兰设立其欧洲办事处。本次地平线量子计算公司的扩张是其利用该地区熟练的量子计算和软件工程人才的增长计划的一部分。该计划希望从丰富的人才资源中受益，并为欧洲的客户提供服务，欧洲是世界上量子计算的主要市场之一。

由爱尔兰人Joe Fitzsimons领导的团队将在都柏林开设一个全新的办事处，这是其在新加坡以外的第一个办事处。该办公室为未来六个月招聘10多个新职位铺平了道路，招聘工作已经在进行中。该公司正在招聘一系列职位，包括产品经理和工程总监，他们将组建并领导一个新的软件工程团队。同时地平线量子计算还计划与当地大学合作，提供实习机会。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4702337.html

武创院中科酷原量子计算企业联合创新中心方案通过


11月23日，武创院中科酷原量子计算企业联合创新中心建设方案专家咨询论证会在武汉产业创新发展研究院召开。武创院院长李锡玲、武汉量子技术研究院院长徐红星、中科院精密测量院和中科酷原首席科学家詹明生、中科酷原总经理汤彪参加会议。

专家组组长由中国科学院院士徐红星担任，武汉大学物理科学与技术学院教授袁声军、武汉光电国家研究中心副教授汪毅、国家信息光电子创新中心研发总监傅焰峰、武汉光谷量子技术有限公司总经理彭博士等相关领域技术、市场专家组成专家组，为此次量子计算企业联合创新中心的建设方案提供科学的评议与判断。

专家组一致认为，布局量子计算产业，是武汉市集中力量发展战略新兴产业的重要要求，量子计算在制药、化工、汽车和金融等领域具有较大的潜在应用场景。

量子计算企业联合创新中心将助力武汉打造国内量子技术及产业发展新高地。中科酷原与武创院深度合作，共建企业创新中心，贡献自己的科研实力和企业管理能力，为加快推进武汉具有全国影响力的科技创新中心建设助力。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4702357.html

04
量子通信与安全
Quantum Communication & Security

SandboxAQ获得美国空军抗量子密码合同


SandboxAQ企业向各国政府和全球1000强公司提供人工智能和量子(AQ)技术的复合效应，于近期获得美国第一阶段小型空军部的商业创新研究(SBIR)合同，用于进行抗量子密码库存分析和性能基准测试。该合同优先考虑有利于国家利益的创新、两用技术，对量子技术的发展意义重大。

SandboxAQ汇集了美国最优秀的量子密码学专家团队，其推出的PQC解决方案已被全球部分最大的银行、医疗保健提供商和电信公司以及美国政府机构使用。根据其签订的合同，SandboxAQ将进行可行性研究，以确定其抗量子安全应用程序套件如何帮助空军评估其密码安全态势并实施端到端的加密灵活框架来保护空军和太空强制数据网络免受量子攻击。

SandboxAQ公共部门总裁Jen Sovada表示：“美国的对手正在收集加密数据，目的是在部署量子计算机后利用这些数据，这种方式被称为‘先存储后解密’攻击。如果不紧急部署抗量子密码或PQC，敌对国家手中的量子计算机可能会破坏美国的国家安全。PQC在国家安全系统中的部署预计需要数年时间，SandboxAQ很自豪能够在最关键的第一步支持美国空军。”

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4672660.html?templateId=520429

新加坡将与欧洲合作建设连接两地的量子安全链路


作为建立全球量子安全网络战略的一部分，专注于量子通信的新加坡公司SpeQtral于近期宣布与网络安全基础设施和工程公司RHEA System Luxembourg(RHEA)建立战略合作伙伴关系，计划在新加坡和欧洲之间建立首批基于卫星的量子安全链路之一。

根据合作协议，RHEA将利用SpeQtral即将于2024年发射的卫星SpeQtral-1，以展示洲际量子密钥分发（QKD）并在新加坡与欧洲航天局（ESA）成员之间交换加密密钥状态。这可能允许新加坡的任何量子安全城域网与卢森堡、加拿大和比利时的运营中的欧洲网络和量子通信基础设施连接。这一最新的合作伙伴关系源于RHEA更广泛的三年计划INT-UQKD，旨在开发和展示运营IT环境中QKD的国际用例。在ESA的ARTES计划和新加坡空间技术与工业办公室(OSTIn)的支持下，该合作计划进一步增强SpeQtral为其全球客户提供定制QKD技术的能力。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4672708.html?templateId=520429

中电信量子升级天翼量子密话


中电信量子全新升级天翼量子密话(以下简称：密话2.0)，在原有量子加密通话的基础上，拓展了集图文安全、语音安全、视频安全、阅后即焚等于一体的高安全即时通讯功能。密话2.0安全即时通讯系统提供覆盖“端-边-网-云”一体化的移动办公信息安全保护，以及快速的部署实施能力、产品运营和全流程支撑服务，有效解决用户在移动通讯办公中的信息安全问题。

此次全新升级的密话2.0版本，是将量子加密技术与即时通讯技术紧密融合，实现对用户通话、信息、文件传输等场景下的加密保护：量子加密电话、加密视频通话，一话一密，无惧监听破译；支持图文、语音、视频、文件等信息类型加密，保障信息安全传输；支持拨打视频通话，信息阅后即焚，禁止截屏，有效预防信息外泄；开放式移动工作台，可与外部应用高效对接，丰富应用场景。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691193.html?templateId=520429

SSH推出世界上第一个用于大型机的量子安全数据通信软件


从量子计算中保护数据管理和云化是2020年代的主要网络安全挑战之一，大型计算机也不受保护。为了应对这一关键问题，SSH宣布其即将推出的适用于IBM z/OS的Tectia SSH Server版本将具有量子安全功能，类似于2022年6月发布的Tectia Client/Server。通过这次升级，大型计算机用户将有一种简单直接的方法来使他们的文件传输和终端连接实现量子安全和面向未来。

量子计算将在不久的将来对加密提出挑战，因为它有可能使经典密码学变得无用。即使是现在，传输也可以被记录下来，然后在完善的量子计算机出现后进行解密，这使得我们所说的长期保密变得脆弱。通过量子安全升级，Tectia SSH Server for IBM z/OS可以与Tectia Client/Server和最相关的第三方应用程序通信，以创建量子安全远程访问、文件传输和隧道连接进出主机。用于IBM z/OS的Tectia Server是目前唯一实现量子保密的大型计算机可用的安全数据通信。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697743.html?templateId=520429

法国卫星公司Unseenlabs采用量子安全加密


法国卫星公司Unseenlabs是一家使用卫星跟踪船舶运动的公司，现已成为世界上第一家提供从卫星到云的端到端后量子加密的公司，并将与量子加密开发商Secure-IC就新协议展开合作。

Unseenlabs在低地球轨道上拥有一组卫星，旨在随时跟踪海洋上任何地方的任何船只。公司支付订阅费以访问这些数据，使他们能够定位和监控船只并确保它们的安全。它还可用于打击污染、非法交通、海盗活动和其他对海洋和气候的负面影响。为了应对量子计算飞速发展对传统经典保密的威胁，公司、政府和组织正在使用即使是量子计算机也无法轻易解决的数学问题来研究后量子加密算法，而Unseenlabs是第一个在其整个网络中实施该算法的卫星船队运营商。

目前尚不清楚Unseenlabs在其七颗卫星上部署了哪些算法，但它是作为安全集成平台的一部分发射的，类似于物联网设备和大公司管理的设备群中使用的平台。它将在该公司今年早些时候发射的最新一对卫星——bro-6和bro-7上提供。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4702340.html

05
量子传感
Quantum Sensing

斯坦福大学实现具有模式纠缠自旋压缩原子态的分布式量子传感


量子传感器用于精确计时、场传感和量子通信。这些传感器的分布式网络之间的比较能够在不同位置同步时钟。传感器网络的性能受到技术限制以及与用于实现网络的量子态相关的固有噪声的限制。对于在每个节点处仅具有空间局部纠缠的网络，网络的噪声性能最多随着节点数的平方根而提高。

近期，来自美国斯坦福大学的Benjamin K. Malia和Yunfan Wu等人组成的科研团队证明了网络节点之间的空间分发纠缠提供了更好的网络规模扩展。一个共享的量子非破坏性测量将一个时钟网络与最多四个节点纠缠在一起。与没有空间分布纠缠的网络相比，该网络的精度提高了4.5 dB，与在量子投影噪声极限下运行的传感器网络相比，精度提高了11.6 dB。团队同时展示了原子钟和原子干涉仪协议方法的普遍性，在科学和技术相关配置中针对传感器输出的本质差分比较进行了优化。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697719.html?templateId=520429

06
核心器件
Core Devices

宾大冯亮团队开发的单芯片成功将量子信息空间翻倍


宾夕法尼亚大学的研究人员创造了一种芯片，其安全性和稳健性超过了现有量子通信硬件。他们的技术以“qudits”进行通信，相比任何以前的芯片激光器的量子信息空间都是加倍的。材料科学与工程系(MSE)和电气系统与工程系(ESE)教授冯亮等人组成的团队在最近的一项研究中首次展示了这项技术。该小组与米兰理工大学、跨学科物理与复杂系统研究所、杜克大学和纽约城市大学的科学家共同合作。

非量子芯片使用比特存储、传输和计算数据，而最先进的量子设备使用量子比特。处于大于两个级别的叠加状态的量子比特称为qudit，以表示这些额外的维度。冯亮实验室的四能级qudits使量子密码学取得了重大进展，将信息交换的最大密钥速率从每脉冲1比特提高到每脉冲2比特。该设备提供四级叠加，并打开了进一步增加通信容量尺寸的大门。该团队在单个芯片上生成并控制了四能级系统，

Feng表示：“人们担心无论多么复杂的数学加密都会变得越来越无效，因为我们在计算技术方面进步如此之快。量子通信对物理而不是数学障碍的依赖使其免疫这些未来的威胁。继续开发和改进量子通信技术比以往任何时候都更加重要。”

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4684022.html?templateId=520429

康宁公司的新型光纤可以传输光的双光子量子态


由ICFO的ICREA教授Valerio Pruneri领导，旗下研究人员Alexander Demuth、Robing Camphausen和Alvaro Cuevas组成的团队，与来自康宁公司的团队以及来自Micro Photon Devices (MPD)的Ruggeri和米兰理工大学合作，已经能够成功地展示通过相分离的安德森定位光纤(PSF)传输光的双光子量子态。

作为光纤制造专家，康宁创造了一种光纤，可以利用安德森定位在单根光纤中传播多个光束。与多芯光纤束相反，这种PSF非常适合团队的实验，因为许多平行光束可以通过光纤传播，它们之间的间距最小。ICFO团队则设计了光学装置，通过相位分离的安德森定位光纤发送量子光，并用SPAD阵列相机检测到它的到达。SPAD阵列使他们不仅能够检测到光子对，而且还能将它们识别为成对。

在这次演示之后，ICFO团队开始展示如何在未来的工作中改进他们的成果。为此，他们进行了比例分析，以找出针对810nm量子光波长的细长玻璃原丝的最佳尺寸分布。在对经典光进行全面分析后，他们能够确定相分离光纤的当前局限性并提出改进其制造的建议，以最大限度地减少传输过程中的衰减和分辨率损失。这项研究的结果表明，这种方法对于量子成像或量子通信的实际应用中的可扩展制造过程具有潜在的吸引力，特别是对于高分辨率内窥镜、纠缠分发和量子密钥分发领域。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697711.html?templateId=520429

Scantinel Photonics融资1000万欧元用以研发LiDAR解决方案


Scantinel Photonics是一家为移动和工业应用开发下一代LiDAR解决方案的初创公司，目前已获得1000万欧元的扩展A轮融资。该轮融资得到了PhotonDelta和当前投资者Scania Growth Capital以及ZEISS Ventures的支持。Scantinel将利用这笔资金向客户推出调频连续波(FMCW)LiDAR设备。

与雷达和RGB相机等其他解决方案相比，LiDAR在检测物体和映射方面具有更高的准确度和精度。它也更抗干扰。这使其成为实现自动驾驶以及物流领域的理想选择。然而，LiDAR设备因为体积太大、价格昂贵或难以生产等原因，无法成为实用的替代品。现在，通过使用光子芯片，利用光而不是电子在微芯片中传输信息，Scantinel开发了突破性的FMCW LiDAR解决方案，该解决方案具有强大的功能、可承受的价格和大规模生产的可扩展性，使LiDAR能够在工业和移动领域得到广泛应用。该技术提供超过300米的检测范围，具有卓越的分辨率和固态扫描。Scantinel已与全球主要的汽车、移动和工业公司签署了多项合作协议。

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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4702352.html

研究人员成功以极高精度控制单个光量子


来自瓦伦西亚、明斯特、奥格斯堡、柏林和慕尼黑的德国和西班牙的研究团队成功以极高的精度控制了单个光量子。团队分享了他们如何通过声波以GHz频率在两个输出之间来回切换芯片上的单个光子。这种方法可用于声量子技术或复杂的集成光子网络。

光波和声波构成了现代通信的技术支柱。使用芯片上的纳米级声波以GHz频率处理信号，以便在智能手机、平板电脑或笔记本电脑之间进行无线传输。研究团队成功地在指甲大小的芯片上生成单个光子，然后以前所未有的精度控制它们，通过声波精确计时。该芯片配备了用于光量子的微小“传导路径”，即所谓的波导。

它们比人的头发细约30倍。此外，该芯片还包含量子光源，即所谓的量子点。

研究人员认为他们的成果是混合量子技术道路上的一个里程碑，因为他们结合了三种不同的量子系统：量子点形式的量子光源、产生的光量子和声子。混合量子芯片由瓦伦西亚大学设计，并使用慕尼黑工业大学生产的量子点在保罗德鲁德固态电子研究所制造，该成果超出了研究团队的预期，在声量子技术方面又迈出了决定性的一步。明斯特大学的Mauricio de Lima博士说：“我们已经在竭尽全力增强我们的芯片，以便我们可以根据需要对光子的量子态进行编程，甚至可以在四个或更多输出之间控制具有不同颜色的多个光子。”

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4684003.html?templateId=520429

07
基础研究
Basic Research

科学家首次将多个纳米粒子独立于其电荷冷却到几毫开尔文


物理学家在过去常将物体冷却到接近绝对零的温度进行实验，虽然单独使用激光可以冷却原子，但纳米粒子则需要电荷并且必须使用电场进行控制才能实现最佳冷却。现在，由信息技术和电气工程系的Lukas Novotny教授领导的一组ETH科学家发现了一种技术，可以将多个纳米粒子独立于其电荷捕获和冷却到几毫开尔文。这为研究此类粒子的量子现象以及开发高灵敏度传感器开辟了新途径。

研究人员使用了一种高度聚焦的激光束（也称为光镊）来捕获真空设备内尺寸小于200nm的微小玻璃球体。由于其动能，球体在光镊内来回摆动。粒子的温度越高，其动能就越大，因此振荡幅度也越大。光检测器收集球体散射的激光，可用于监测球体在任何特定时间在光镊内振荡的力度和方向。Novotny和他的同事随后使用该信息来减慢并从而冷却纳米粒子。这是通过在球体振荡的相反方向上摇动光学镊子来实现的，使用电子控制的偏转器显着改变激光束的方向，从而改变镊子的位置。

在纠缠态下，对一个粒子的测量会立即改变另一个粒子的量子态，尽管这两个粒子并未直接接触。到目前为止，这种状态主要是通过光子或单个原子实现的。团队则希望有朝一日能够用相当大的纳米粒子构建纠缠态。纳米粒子保持电中性的能力还有其他好处，例如可以构建极其灵敏的传感器。在分析物体之间非常微弱的引力相互作用或寻找假设的暗物质时，最好消除尽可能多的附加力，其中最常见的是带电粒子之间的静电力。ETH研究人员的策略也为这些领域提供了新的视角。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691177.html?templateId=520429

巴塞尔大学首次检测到超导体电子自旋之间的负相关性


两个电子通过自旋可以纠缠在一起。在超导体中，电子形成所谓的库珀对，负责产生无损电流，其中各个自旋纠缠在一起。瑞士巴塞尔大学的Christian Schönenberger教授和Andreas Baumgartner博士的团队与来自意大利的Lucia Sorba教授领导的研究人员合作，通过实验证明长期以来的理论预期：来自超导体的电子总是成对出现，且自旋相反。

在团队的研究中，研究人员使用了由纳米磁铁和量子点制成的自旋过滤器。通过这种创新的实验装置，团队测量到一个电子的自旋指向上方，而另一个电子指向下方，反之亦然。接着研究人员通过使用他们在实验室开发的旋转过滤器展示了这一情形。团队使用微小的磁铁在分隔库珀对电子的两个量子点中的每一个中产生了可单独调节的磁场。由于自旋还决定了电子的磁矩，因此一次只允许一种特定类型的自旋通过。

“我们可以调整两个量子点，以便让具有一定自旋的电子通过它们，”团队中的Arunav Bordoloi博士解释说，“例如，一个自旋向上的电子通过一个量子点，一个自旋向下的电子通过另一个量子点，反之亦然。如果两个量子点都设置为仅通过相同的自旋，那么两个量子点中的电流都会减少，即使单个电子很可能会通过单个量子点。通过这种方法，我们能够首次检测到超导体电子自旋之间的这种负相关性。”

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697680.html?templateId=520429

08
会议
Reference

大华盛顿地区第一届世界量子大会即将举行


大华盛顿地区（DMV）将在11月29日至12月1日举行首届量子世界大会，旨在巩固DMV的量子存在，届时将会接待来自世界各地的量子计算公司和领导者。

据主办方Connected DMV称，本次为期三天的活动旨在使该地区成为量子公司和开发的首选地点。Destination DC、马里兰大学、量子产业联盟、乔治梅森大学、霍华德大学、中大西洋量子联盟、MITRE公司和国家量子素养网络都是此次活动的合作伙伴。

Connected DMV的首席信息官George Thomas表示：“我们将其想象为一群高水平参与者的年度盛会：投资人、监管人、发明者以及消费者。”此次会议将聚焦量子计算的未来以及国家对量子发展的态度。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691181.html?templateId=520429

香港量子物理与复杂系统科技论坛即将举办分享会


香港量子物理与复杂系统科技论坛的一个中心主题是研究量子相互作用的性质和用途，即经典系统中没有类似对应物的量子系统成分之间的特征相关性。利用这些基本的量子特性和行为有可能极大地改变实验在突破性量子理论、材料和设备方面的技术格局，并在计算、传感和通信方面创造全新的能力。该论坛汇集了在快速发展的量子计算、量子物理学和相关领域工作的最重要的学术和行业研究人员，他们利用最先进的理论、算法和仪器。该论坛还将激发对复杂系统的讨论，包括自旋眼镜、神经网络、蛋白质和相关问题。

该论坛旨在为世界领先的科学家提供一个特殊的多学科展示舞台，以生动地分享他们对量子和复杂系统物理学各个方面的批判性观点；连同对下一代量子智能设备和量子计算架构的技术影响，以及对生物和非生物复杂系统的应用。

本次特邀嘉宾为荣获2021年诺贝尔奖的意大利罗马大学Giorgio Parisi。会议时间为12月7日至9日。

来源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691183.html?templateId=520429


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