2021年5月國內外量子科技進展（總第22期）
【編者按】
宏偉的大廈總是由許多大大小小的基石和支柱構成。在量子互聯的大廈藍圖中，前沿科技仍在不斷地打造更好的基石，從理論到實驗，從高精裝置到集成器件，從密鑰分發網到量子計算網……感謝您對科大國盾量子技術股份有限公司和量子信息技術的關注，我們盡力檢索了國內外主流網站和期刊，摘錄出領域關聯度和重要度較高的部分科技產業動態和前沿研究成果，供讀者快速了解。
一、本期頭條
【習近平總書記在兩院院士大會發表重要講話，數次提及量子】
5月28日，中科院第二十次院士大會、中國工程院第十五次院士大會和中國科學技術協會第十次全國代表大會在京舉行，習近平總書記出席會議并發表重要講話，強調要加強原創性、引領性科技攻關，堅決打贏關鍵核心技術攻堅戰?？倳浿v話中6次提及量子，其中提及量子信息2次、量子調控1次、量子計算2次、量子密鑰分發1次，充分肯定了我國過去在量子方面取得的成績，并強調未來 “要在事關發展全局和國家安全的基礎核心領域，瞄準人工智能、量子信息、集成電路、先進制造、生命健康、腦科學、生物育種、空天科技、深地深海等前沿領域，前瞻部署一批戰略性、儲備性技術研發項目，瞄準未來科技和產業發展的制高點”。（來源：新華社）
原文鏈接：
http://www.xinhuanet.com/politics/leaders/2021-05/28/c_1127505377.htm
【我國成功研制62比特量子計算原型機“祖沖之號”】
中國科大中科院量子創新研究院潘建偉、朱曉波、彭承志等組成的研究團隊，成功研制了目前國際上超導量子比特數量最多的，62比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之號”，并在此基礎上實現了可編程的二維量子行走。相關研究成果于2021年5月7日在線發表在國際權威期刊《Science》上。
該成果為在超導量子系統上實現量子優越性展示及可解決具有重大實用價值問題的量子計算研究奠定了技術基礎?；凇白鏇_之號”量子計算原型機的二維可編程量子行走在量子搜索算法、通用量子計算等領域具有潛在應用，將是后續發展的重要方向。（來源：新華社）
原文鏈接：
http://www.xinhuanet.com/2021-05/08/c_1127422901.htm
論文鏈接：
https://science.sciencemag.org/content/early/2021/05/05/science.abg7812
二、戰略和政策
——國 內——
【發改委等三部門：重點支持集成電路、量子科技等學科教學和建設】
5月18日，國家發改委、教育部、人社部印發《“十四五”時期教育強國推進工程實施方案》。提出要“加快‘雙一流’建設，大力加強急需領域學科專業建設，顯著提升人才培養能力，加快破解‘卡脖子’關鍵核心技術”，在具體項目謀劃和安排上，提出要優先考慮、重點支持量子科技等相關學科專業教學和科研設施建設。（來源：國家發改委網站）
原文鏈接：
https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202105/t20210520_1280317.html
政策鏈接：
https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202105/P020210520348134595430.pdf
【工信部發布首批量子通信行業標準，國盾量子等企業參與編制】
5月10日，國家工信部批準并正式發布實施國內首批量子通信行業標準《量子密鑰分發(QKD)系統技術要求 第1部分：基于誘騙態BB84協議的QKD系統》及《量子密鑰分發(QKD)系統測試方法 第1部分：基于誘騙態BB84協議的QKD系統》，適用于采用光纖信道傳輸的基于誘騙態BB84協議的QKD系統。兩項標準由中國信息通信研究院牽頭、國科量子、國盾量子、問天量子、濟南量子技術研究院等參與編制。（來源：中國通信標準化協會）
公告鏈接：
【廣東將加快布局量子信息等前沿技術】
5月13日，廣東省人民政府發布《廣東省人民政府關于加快數字化發展的意見》，意見中提到：加快布局量子信息等前沿技術；積極推進量子科技領域實驗室建設，構筑量子科技領域高端原始創新平臺；前瞻布局量子保密通信、量子互聯網、衛星互聯網等未來網絡建設；組織構建基于超導計算、量子計算等新型計算體系的算力基礎設施；前瞻布局量子信息產業，加速突破關鍵核心技術，拓展在保障基礎設施安全運行、信息與網絡安全、公共服務、數字貨幣等關鍵領域的應用。
5月19日，廣州市人民政府在“十四五”規劃綱要中多次提到量子科技，明確提出“前瞻布局量子通信網等未來網絡，加快量子安全通信示范網建設”。（來源：廣東省政府網站、廣州市政府網站）
原文鏈接：
http://www.gd.gov.cn/gkmlpt/content/3/3280/post_3280668.html#7
http://www.gz.gov.cn/zwgk/ghjh/fzgh/content/post_7288095.html
【清華大學開設量子信息本科班】
5月24日，清華大學量子信息班正式成立，由圖靈獎得主、中國科學院院士姚期智擔任首席教授，這是清華大學首個量子信息方向的本科人才培養項目，旨在為我國培養量子信息領域的拔尖創新人才，服務國家重大科技戰略計劃。量子信息班將于2021年啟動招生，首批計劃招收20人。其專業核心課程包括量子復雜性理論、量子計算機科學、量子通信和密碼等。（來源：清華大學官網）
原文鏈接：
https://www.tsinghua.edu.cn/info/1182/84452.htm
——國 際——
【美多部門支持量子信息技術發展】
5月6日，美國能源部宣布撥款1000萬美元，用于量子信息科學和核物理的跨學科研究。
近期，美國空軍研究實驗室正在對新的精密、導航和定時（PNT）技術進行投資。該實驗室計劃從2020到2025財年，對包括安全通信、精確定時、精確導航和量子計算等領域撥款約1.5億美元。
5月12日，美國參議院商務委員會通過名為《無盡前沿法案》的議案，授權在未來5年內撥款1100多億美元用于基礎和先進技術的研究，其中包括五年內向美國國家科學基金會投資約1000億美元，用以支持包括量子計算和信息系統在內的十大未來新興科技領域的研究。議案尚需參眾兩院批準。（來源：美國能源部網站、National Defense 雜志、路透社新聞）
原文鏈接：
https://www.reuters.com/world/us/us-senate-panel-vote-china-tech-bill-wednesday-2021-05-12/
【英國將發射多顆量子通信衛星】
5月12日，英國思克萊德大學宣布，為了開發一個安全的全球通信網絡，一種用量子技術加密信息的新型方案將通過衛星進行測試。該項目將開發一種天基光子量子信號源，計劃在加拿大QYESSat(量子加密與科學衛星)任務中發射，從而擴大安全通信范圍，并將與大西洋兩岸地面站建立鏈接。（來源：思克萊德大學網站）
原文鏈接：
https://www.strath.ac.uk/whystrathclyde/news/quantumencryptionschemetobetestedonsatellite
【德國投資156億以支持量子計算發展】
5月11日，德國經濟和科學部表示，將斥資約20億歐元（156億人民幣）支持量子技術，特別是量子計算機相關的研究開發。
據悉，到2025年，科學部將投入11億歐元支持量子計算的研究和開發，經濟部將花費8.78億歐元支持實際應用?？茖W部部長表示，德國政府的目標是五年內在德國建造一臺具有競爭力的量子計算機，并在該領域建立公司網絡，以開發尖端應用。（來源：路透社新聞）
原文鏈接：
https://news.trust.org/item/20210511073912-0wtm8
【美智庫呼吁投資5億美元建立國家量子云平臺，NIST發布后量子密碼白皮書最終版本】
近期，美國科技政策智庫數據創新中心發布了《為什么美國需要支持近期量子計算應用》報告，敦促美國決策者通過投資量子計算的近期應用，確保美國在量子計算領域保持領先地位。報告呼吁國會在五年內提供5億美元以支持具有近期應用的量子學術研究項目，促進產學研結合。同時建議國會建立國家量子研究云平臺、考慮激勵公共和私營部門的后量子密碼過渡以及敦促美國政府本身在探索量子應用方面發揮作用。
美國國家標準與技術研究院(NIST)發布了《為后量子密碼做好準備：探索采用后量子密碼算法的挑戰》白皮書最終版本。NIST稱，必須制定詳細遷移路線圖和行動手冊，以幫助企業、組織完成后量子密碼遷移。據悉NIST的第三輪后量子密碼標準化會議將于6月7日-9日舉行，目標是將前期遴選出的15個后量子密碼算法標準化。（來源：Data Innovation網站、NIST網站）
報告鏈接：
https://www2.datainnovation.org/2021-quantum-computing.pdf
https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/CSWP/NIST.CSWP.04282021.pdf
【荷蘭國家量子計劃推出LightSpeed計劃，以挖掘136億歐元的投資潛力】
5月11日，荷蘭國家量子計劃（Quantum Delta NL）推出了LightSpeed計劃，該計劃可以將荷蘭量子初創企業與136億歐元的投資資本聯系起來，并由歐洲和美國基金管理。
LightSpeed將為荷蘭量子初創公司在各個階段（從基礎成立到B輪融資）提供幫助，重點是市場驗證和投資階段。Quantum Delta NL希望通過該計劃的實施增加荷蘭量子初創公司的數量，構建商業生態系統。（來源：Quantum Delta NL網站）
原文鏈接：
【日本將限制外國研究人員參與量子技術等尖端領域，政企界擬攜手推進量子技術研究】
近日，為促進與美國在量子技術等領域的聯合研究，日本將嚴格要求高校研究人員在申請公共基金時報告任何來自國外和其他外部來源的財政貢獻，以加強對敏感技術的控制，防止可能用于軍事目的的信息落入外國人手中。
5月7日消息，日本政府計劃與約50家日本企業合作成立量子研究團體，以推動量子技術的發展。這其中包括豐田、東芝、日本電氣公司、富士通、日立以及日本電報電話公司等企業，研究團體最快將于本月建成。（來源：日本經濟新聞社、科技日報）
原文鏈接：
http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2021-05/07/content_1130276.shtml
【愛爾蘭成立其第一個量子計算機工程中心】
5月13日，為在2025年前擴大其規模和影響力，愛爾蘭國家級信息與通信技術研究機構——廷德爾國家研究所投資數百萬歐元啟動了量子計算機工程中心 (QCEC)，該中心也是愛爾蘭第一個量子技術專用研究空間。(來源：廷德爾研究所網站）
原文鏈接：
三、產業進展
——國 內——
【福州高新區啟動建設量子保密通信城域網絡】
近期，在第四屆數字中國建設峰會上，福州高新區領導與南京易科騰就量子保密通信城域網絡項目簽約。據悉，該項目預計今年6月份在高新區的福州市量子安全運營中心啟動試用。屆時，項目將為福州高新區從平滑改造到統一管控升級，打造極致安全、全面覆蓋的量子安全網絡，實現量子安全加密傳輸及政務移動應用的互聯網接入數據的安全傳輸，并為福州市其他行業提供量子密鑰服務。（來源：福州新聞網）
原文鏈接：
http://news.fznews.com.cn/dsxw/20210506/6093ff96b91f9.shtml
【國際電聯（ITU）舉行關于量子信息技術的第3次在線研討會】
5月26日，國際電聯（ITU）舉行了關于量子信息技術的第3次在線研討會，主題是量子通信網絡用例討論。會上來自中美歐日韓等各國家和地區的產業專家和學者提供了QKD網絡在能源、金融、醫療等領域的實際用例并參與討論，來自美國的專家特別提到QKD相對于PQC具有成本優勢。國盾量子總裁趙勇介紹了目前我國QKD網絡建設和實用情況，中興、國科量子等參與了本次研討會。（來源：ITU網站）
原文鏈接：
https://www.itu.int/en/ITU-T/webinars/20210526/Pages/default.aspx
【中科院物理所、北京量子院上線量子計算云平臺】
5月21日，中科院物理所10比特超導量子計算云ScQ上線公測，該量子計算云平臺能夠運行量子邏輯門操作，目前已經開放公測。
5月16日，北京量子院量子計算研究部第一代超導量子計算云平臺同樣正式上線開放。該平臺提供8個近鄰耦合的可調頻率量子比特，采用簡潔直觀的圖形化界面，并提供QASM代碼和實時的模擬結果。（來源：中科院物理所官微、北京量子院官微）
原文鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/KnsEjyfs9Aa93Fr1yiW38g
https://mp.weixin.qq.com/s/j51uE_kGq3tt4M932dvVFw
【工商銀行成功應用量子技術防范金融風險】
近日，中國工商銀行在業內首次將量子隨機數應用在客戶登錄、支付結算、資金交易等重要金融場景，并對客戶信息進行標識和校驗，更加有效地查驗用戶身份假冒行為，防范交易數據截獲重放等網絡攻擊，確?？蛻粢庠傅恼鎸嵭?、交易過程的完整性、安全性，有力保障客戶權益，防范金融風險。（來源：中國金融新聞網）
原文鏈接：
https://www.financialnews.com.cn/yh/sd/202105/t20210513_218519.html
——國 際——
【谷歌計劃在2029年建成商用量子計算機】
5月18日，在谷歌 I/O 開發者大會上，谷歌表示其已經在加州圣塔芭芭拉擴建了一個新的園區，作為量子計算研究的主陣地，并計劃十年內，花費數十億美元，建造一臺用途廣泛的、可糾錯量子計算機。（來源：谷歌官網）
原文鏈接：
https://blog.google/technology/ai/unveiling-our-new-quantum-ai-campus/
【俄羅斯莫斯科至圣彼得堡間量子通信干線建設工作已完成，俄國有銀行正在開發量子技術】
近日，俄羅斯電信運營商TransTeleCom公司完成了莫斯科和圣彼得堡間的量子通信干線的建設工作。其負責人表示：“網絡設備已安裝，實際上仍在調試，應于第二季度啟動運行。”
5月19日，俄羅斯聯邦儲蓄銀行(Sberbank)和俄羅斯國家原子能公司（ROSATOM）子公司Quantum Technologies宣布將在量子技術開發方面進行合作。兩家公司將探索多種方式共同開發量子技術，成立聯合專家組以及舉辦研討會等。（來源：俄羅斯衛星通訊社、TQD網站）
原文鏈接：
http://sputniknews.cn/science/202104201033523359/
https://thequantumdaily.com/2021/05/19/sberbank-and-rosatom-partner-to-develop-quantum-technologies/
【西班牙電信運營商開發提供5G覆蓋和安全的量子密鑰信息交換系統的納米衛星項目】
5月6日消息，西班牙衛星電信運營商Sateliot正在與十幾家公司和西班牙國防部合作準備部署一個低地球軌道(LEO)納米衛星星座。該星座除了5G覆蓋物聯網，還將使用QKD量子密鑰實現安全的信息通信。該網絡是歐洲Quango(Quantum和5G通信)項目的一部分，涉及1.76億歐元的投資，并已提交給西班牙工業部。
Quango旨在設計一種實現量子技術、5G通信和納米衛星的安全通信網絡，它由96顆納米衛星組成，按照5G標準連接，并引入了QKD技術進行安全的端到端加密。（來源：Sateliot網站）
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【泰雷茲及其合作伙伴推出抗量子網絡加密解決方案】
5月5日，法國18億歐元量子計劃的主要參與者泰雷茲（Thales）宣布與澳大利亞高性能加密安全解決方案開發商Senetas合作推出抗量子網絡加密解決方案，該解決方案能夠保護客戶數據（速度高達100 Gbps）免受未來的量子攻擊。
該解決方案支持最新的歐洲電信標準協會（ETSI）關于如何創建、保護和分發量子密鑰的標準（一種重要的新興安全功能，已在5G網絡中使用）。該方案還支持其入圍美國國家標準與技術研究所（NIST）的量子安全加密算法。（來源：泰雷茲網站）
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【思科將通過路由器提供量子安全服務】
5月25日，Quantum Xchange公司宣布其密鑰分發系統Phio Trusted Xchange（TX）已成功滿足思科(Cisco)安全密鑰集成協議(SKIP)的集成要求。
只要是支持SKIP的思科企業級路由器，現在都可以使用來自Phio TX的量子安全密鑰（支持PQC、QKD、QRNG三種密鑰源）來保護其網絡數據。此外，Phio TX以量子安全的方式，能夠在任何距離或媒介上向思科網絡上的多個節點連續分發連續旋轉加密密鑰。（來源：Quantum Xchange官網）
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【印度推出首個面向產業的量子課程】
印度科學研究院（IISc）將于2021年8月開始其在量子技術領域的第一個MTech（由IISc首創的跨學科計劃）項目，計劃招收20名學生。
這個為期兩年的項目將由IISc儀器儀表和應用物理系主辦，將為學生提供包括量子前沿研究和量子產業技術相關的培訓。課程的主要研究方向為：量子計算與模擬、量子通信和密碼學、量子測量與傳感，以及量子材料和器件。（來源：IISc官方網站）
原文鏈接：
https://iisc.ac.in/admissions/m-tech-m-des/#ffs-tabbed-215
項目海報：
https://iqti.iisc.ac.in/wp-content/uploads/2021/03/Poster-for-M.Tech-in-QT.pdf
【保加利亞超算中心、索非亞科技園與InfinityQ簽署諒解備忘錄以開發量子技術】
近日，保加利亞超級計算機中心與索非亞科技園（Sofia Tech Park）和加拿大量子計算公司InfinityQ簽署了在量子技術測試、開發和應用領域的合作備忘錄。
協議規定，一個基于InfinityQ技術的量子計算組件將被安裝到保加利亞超級計算機中心的千兆級超級計算機發現者號上。目的是為保加利亞和歐洲科學家提供使用量子計算模塊的機會，以便在分子動力學、物理學、工程問題和其他領域進行科學計算。（來源：索菲亞科技園官網，HPC wire網站）
原文鏈接：
【Atos和SENAI CIMATEC在巴西推出量子計算卓越中心】
5月5日消息，法國IT巨頭Atos和巴西教育、研究和創新機構之一SENAI CIMATEC宣布成立巴西首個致力于商業領域的量子計算卓越中心（LAQCC），該中心旨在促進量子技術的應用，提供培訓以建立當地的量子計算工作人員隊伍，并鼓勵在化學和生物等最多樣化的領域進行科學研究。該中心將安裝巴西第一臺Atos量子學習機，將利用經典的超級計算硬件來模擬多達35個量子比特的量子系統和算法。（來源：HPC wire網站、Atos官網）
原文鏈接：
【英國量子加密技術公司ArQit登陸納斯達克】
5月12日消息，英國量子加密技術公司ArQit和特殊目的收購公司Centricus Acquisition已達成ArQit上市的最終協議。交易完成后，新成立的開曼控股公司ArQit Quantum Inc將與Centricus Acquisition合并，收購ArQit，并在納斯達克上市。這是第二家通過SPAC上市的量子公司（第一家是IonQ），也是第一家登陸納斯達克的量子公司，合并后公司估值約為10億美元。
ArQit公司的主營業務是利用對稱密鑰保障信息數據的傳輸安全。據悉，該公司已與英國政府、英國電信(BT)和維珍軌道公司合作，計劃于2023年發射兩顆量子保密通信衛星。
此外，5月20日，ArQit與日本住友集團簽署了一項長期分銷合同，日本住友集團獲得了向日本政府、企業和公民出售ArQit技術的分銷權。（來源：美通社網站，ArQit官網）
原文鏈接：
四、科技前沿
——國 內——
【基于多路徑M-Z干涉方案的新型強度調制器】
中國科學技術大學研究團隊設計了一種適用于誘騙態量子密鑰分發系統的強度調制器，并進行了三強度誘騙態調制的實驗驗證。該強度調制器采用多路徑M-Z干涉儀方案，使用較低的半波電壓調制出多種固定光強，可有效降低強度漲落和碼型效應；基于行波調制和緊湊結構，具備高速和便于集成特性，適合未來系統的發展趨勢。該成果5月20日發表在《npj Quantum Information》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41534-021-00418-x
【基于少模光纖提高CV-QKD與經典光共纖傳輸速度】
中南大學研究團隊利用空分復用技術（SDM）實現了連續變量量子密鑰分發系統（CV QKD）與經典信號在少模光纖（FMF）中共纖傳輸，并給出了在弱耦合區域的安全性分析。通過對FMF中模耦合串擾、復用器/解復用器中的模串擾、FMF中拉曼串擾、模間差分群時延等進行分析，發現模耦合串擾和差分群時延是影響系統性能的關鍵因素，差分群時延是限制系統實現高速率的主要因素。與單模光纖方案相比，FMF方案可提高密鑰率和可容忍的經典信道功率，但是最大傳輸距離減小。該成果4月28日發表在《Optics Express》。
論文鏈接：
http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?URI=oe-29-10-14486
——國 際——
【基于隨機基矢改善DI-QKD信道參數要求】
新加坡國立大學、瑞士聯邦理工學院、漢諾威大學的研究人員合作，采用隨機化基矢方案優化了設備無關量子密鑰分發（DI-QKD）方案并完成了實驗驗證。通過對CHSH貝爾不等式的原始協議進行隨機化基矢的簡單改變，可顯著改善信道參數要求，縮小實驗和理論之間的距離。驗證實驗首次實現了在高噪聲范圍生成密鑰，并計算了協議抗一般攻擊的安全性，結果表明使用目前前沿的實驗參數，生成密鑰需要的原始數據為10E8-10E10量級。該成果5月17日發表在《Nature Communications》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41467-021-23147-3
【基于本地本振光方案實現高速、低復雜度CV-QKD】
英國劍橋大學的研究團隊設計提出并驗證了本地本振光連續變量量子密鑰分發（LLO-CVQKD）系統。該方案基于高斯調制相干態，在接收端獨立設置同樣中心波長的窄線寬激光器從而實現完全受保護的本地本振。該系統利用高寬帶設備實現了500MHz重復頻率；利用參考光與量子信號光交互發送降低系統復雜度；利用自定義軟件在不更改任何設備情況下調節所有系統參數；通過對調制變量和參考脈沖強度參數進行聯合優化提高密鑰率；通過實時噪聲校準技術維持穩定低水平的額外噪聲。實驗結果預測在15km光纖上密鑰率可達到26.9Mb/s。該成果5月4日發表在《Scientific Reports》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41598-021-88468-1
【基于CMOS實現超低溫硅基量子控制電路】
荷蘭代爾夫特大學、英特爾公司的研究團隊基于互補金屬氧化物半導體（CMOS）工藝實現了可在超低溫環境下工作的硅基控制電路集成芯片，與硅基量子比特一體整合，有效解決了量子計算機在擴展到大量量子比特時控制線路對制冷環境的瓶頸制約。該控制電路芯片可工作在3K溫度，通過微波信號控制20mK溫度下的量子比特，實現控制保真度達99.99%。該方案在一個兩比特量子處理器上進行了DJ算法驗證。該成果5月13日發表在《Nature》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41586-021-03469-4
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