2021年8月國內外量子科技進展
【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
【國際首次量子密鑰分發（QKD）和后量子密碼（PQC）融合可用性的現網驗證】
近日，中國科大、國盾量子、國科量子、濟南量子院與上海交大等單位組成的聯合團隊完成了國際首次量子密鑰分發（QKD）和后量子密碼（PQC）融合可用性的現網驗證。今年5月，研究團隊在實驗室中驗證了“QKD+PQC”融合方案的可行性。該團隊最新的研究進一步在現網實際業務中驗證了融合方案的可行性,不僅將PQC認證協議集成到QKD設備內部，還在多用戶、現網通信條件下進行了長時間運行測試。相關工作7月30日作為編輯推薦文章發表于《Optics Express》。
論文鏈接：
https://www.osapublishing.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-29-16-25859&id=453809
二、政策和戰略
——國 內——
【北京市連續出臺政策，超前布局量子科技，支持完善量子信息科學生態體系】
8月3日，《北京市關于加快建設全球數字經濟標桿城市的實施方案》發布，北京市將超前布局量子科技，研制超導量子計算機，完成能夠展示量子優越性的量子計算實驗；推動拓撲量子比特制備和量子點量子電路研制達到國際領先水平。培育量子計算技術的產業生態和用戶群體，研發量子計算機操作系統，開發量子算法與應用軟件并促進其在多領域的應用。
8月18日，《北京市“十四五”時期高精尖產業發展規劃》發布，提出完善量子信息科學生態體系，加強量子材料工藝、核心器件和測控系統等核心技術攻關，推進國際主流的超導、拓撲和量子點量子計算機研制，開展量子保密通信核心器件集成化研究，搶占量子國際競爭制高點。（來源：北京市人民政府網站）
原文鏈接：
http://www.beijing.gov.cn/zhengce/zhengcefagui/202108/t20210803_2454581.html
http://www.beijing.gov.cn/zhengce/zhengcefagui/202108/t20210818_2471375.html
【《廣東省制造業高質量發展“十四五”規劃》出臺，提出建成廣東“量子谷”】
8月9日，廣東省發布《廣東省制造業高質量發展“十四五”規劃》，提出前瞻布局量子信息等戰略性新興產業、積極布局量子信息前沿技術和基礎研究, 推動相關領域科技研發和成果轉化, 發展量子信息研發、核心器件產品制造、應用服務等, 推動建立量子信息產業園區, 加快量子信息上中下全產業鏈條布局等。同時提出，“到2025年，建成廣東‘量子谷’，打造世界一流的國際量子信息技術創新中心和我國量子信息產業南方基地。”（來源：廣東省人民政府網站）
原文鏈接：
http://www.gd.gov.cn/zwgk/wjk/qbwj/yf/content/post_3458462.html
【安徽省公布首批“揭榜掛帥”榜單任務公告，包含超導量子計算】
8月25日，安徽省科學技術廳公布安徽省首批（2021年度）“揭榜掛帥”榜單任務的公告，榜單圍繞半導體晶圓缺陷檢測、超導量子計算超低溫微波互連系統等關鍵核心問題，公開進行揭榜申報，力爭解決制約安徽省產業發展的關鍵核心問題。揭榜方可對榜單任務進行申報，成功揭榜并立項的項目，由安徽省財政采取無償資助方式，給予發榜方最高1000萬元/項配套支持等。（來源：安徽省科技廳網站）
原文鏈接：
http://kjt.ah.gov.cn/kjzx/tzgg/120536221.html
——國 際——
【美國再出多項舉措推動量子信息科學發展】
8月24日消息，美國海軍研究辦公室通過多學科大學研究計劃向匹茲堡大學研究項目提供為期5年的共計750萬美元的資助。該項目旨在開發一種用于量子計算機的新型量子存儲器。
8月19日，美國能源部(DOE)宣布提供6100萬美元用于開發新的量子設備和發展量子互聯網。其中3000萬美元將繼續投入到DOE目前支持的5個國家量子信息科學中心，2500萬美元用于創建量子互聯網試驗臺，600萬美元用于開發量子互聯網的構件。據悉，阿貢國家實驗室的“量子網絡中可靠且可擴展的信息分發”等三個項目已獲得上述資金支持。
8月16日，美國聯邦公報發布題為“訪問量子系統”的信息請求文件，旨在尋求為研究人員提供量子系統的訪問權限。美國國會要求DOE制定一個路線圖，為研究人員提供量子系統的訪問權限，以增強美國量子研究企業，刺激新興的美國量子計算產業，教育未來的量子計算從業人員，并加速量子計算機能力的提高。
8月9日消息，美國賴特-帕特森空軍基地空軍研究實驗室（AFRL）被指定為美國空軍和美國太空部隊的量子信息科學研究中心。這一指定將使AFRL能夠擴大其在政府、工業和學術界之間的合作，進一步加快量子技術的研究、開發和部署，并進一步推動量子技術在整個空軍部隊的應用。(來源：匹茲堡大學官網、美國能源部網站、麗茲先驅報、美國聯邦公報、AFRL網站）
原文鏈接：
https://www.pitt.edu/pittwire/features-articles/developing-new-type-quantum-memory
https://www.govinfo.gov/content/pkg/FR-2021-08-16/pdf/2021-17520.pdf
【芬蘭科學院啟動高性能計算機和量子計算機的應用研究】
近日，芬蘭科學院啟動了一項為期三年、總額600萬歐元的特別資助基金，旨在支持EuroHPC超級計算基礎設施的使用、量子計算機的引入和高性能計算的應用。申報期為8月11日-10月6日，每個子項目獲得的平均資金在40-50萬歐元之間。該基金旨在支持發展多樣化的未來計算生態系統，并將計算專業知識擴展到新的領域。（來源：芬蘭科學院）
原文鏈接：
【澳大利亞聯邦科學與工業研究組織成立“量子技術未來科學平臺”】
8月24日消息，澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)新成立了“量子技術未來科學平臺”，旨在針對具有特定挑戰領域以及有機會創造新產業的科學領域進行多年和多學科投資，以吸引來自CSIRO和行業合作伙伴的專業知識。CSIRO最初的重點領域是加速藥物開發、加強氣候模擬、礦物勘探、材料發現以及國防和空間的傳感和測量?，F在，未來科學平臺將為一系列應用開發量子技術。（來源：innovation aus網站）
原文鏈接：
https://www.innovationaus.com/jim-rabeau-is-the-csiros-new-quantum-tech-chief/
三、產業進展
——國 內——
【中國人民銀行等通過量子密鑰實現支付系統的加解密】
8月3日—6日，中國人民銀行主管的國家重點學術期刊《金融電子化》雜志在其“實戰”欄目推出系列文章，介紹量子保密通信技術及其在金融領域的應用。中國人民銀行、中國銀行、中國工商銀行、興業銀行等分享了各自的探索經驗及未來發展規劃。系列文章顯示，各銀行自2015年開始探索各個領域的量子保密通信應用，形成一批典型示范案例，經過長期大規模的實踐項目累積，夯實了我國在量子保密通信技術與金融行業結合方面的基礎。
據悉，中國人民銀行清算總中心基于支付系統加解密需求，提出將量子密鑰應用于業務系統應用層加解密的應用場景，開發并建設了量子密鑰分發系統。該系統由量子基礎設施和量子密鑰管理系統兩部分組成。量子基礎設施部署于北京、上海和無錫三地數據中心，通過量子專用網絡（量子“京滬”干線+本地量子城域網）互聯，采用量子密鑰分發技術實現了三地數據中心間量子密鑰的生成，產生的量子密鑰被上層量子密鑰管理系統調用，將量子密鑰作為用戶自身可直接調用的“密鑰資源”來統一管理和調度。（來源：《金融電子化》）
原文鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/clPwkK4BTPWoSwrluiYBbQ
https://mp.weixin.qq.com/s/az8y-EKd_0cZ56Sxd2GwFg
https://mp.weixin.qq.com/s/xLauoCkBxTDy9xrFowxj2w
https://mp.weixin.qq.com/s/HqH3zGBP8oloXN1rXOnVDA
【安徽電信攜手銀聯商務打造國內首家量子云數據中心】
8月5日，中國電信安徽公司、銀聯商務、中電信量子公司共同舉辦天翼銀商量子云數據中心揭牌暨戰略合作框架協議簽字儀式，標志著國內首家量子云數據中心正式啟用。三方共同打造的天翼銀商量子云數據中心，基于量子安全保密特性，可為客戶的數據傳輸與備份提供加密服務保障，進一步提升數據安全等級。(來源：中國電信網站）
原文鏈接：
http://www.chinatelecom.com.cn/news/03/202108/t20210812_64711.html
【國科量子探索基于量子密鑰分發（QKD）的信息安全托管】
8月25日消息，國科量子在2021中國國際智能產業博覽會進行了QKD（量子密鑰分發）的應用技術發布與簽約活動，表示在重慶璧山展開布局，創造性地進行基于量子密鑰分發（QKD）的信息安全托管探索，并在工業制造業、電子政務外網以及智慧城市多個領域推進試點，目前已經開通或正在調試的用戶超過30家，預計年內服務用戶數超過100家。(來源：人民網）
原文鏈接：
http://cq.people.com.cn/n2/2021/0825/c367647-34883329.html
【國家電網浙江金華供電公司利用“5G+量子”技術實現試驗環網柜遠程控制】
8月27日消息，浙江金華供電公司利用“5G+量子”技術，通過投入量子安全服務平臺，成功實現對試驗環網柜的遠程控制。該項目以量子保密通信技術與現有5G網絡安全防護技術融合為手段，搭建配網真實應用場景的試驗環境，成功部署“5G+量子”安全服務平臺。采用“5G軟切片+量子通信”方式既解決了傳統光纖方式的欠靈活性和建設成本高的問題，又解決了5G硬切片方式的高資費問題，是新型電力系統輸配用數字化新技術的有益探索實踐。（來源：電網頭條）
原文鏈接：
【國盾量子獲第八屆安徽省專利獎金獎】
近日，安徽省市場監督管理局公告第八屆安徽省專利獎評選結果，根據《安徽省專利獎評獎辦法》，國盾量子成為20項專利金獎的獲獎單位之一，其獲獎發明專利為：一種量子密鑰中繼的方法、量子終端節點及系統(ZL 201511005684.5)。該專利涉及實用化量子通信網絡的密鑰中繼關鍵技術，在量子通信網絡的規?；ㄔO和密鑰中繼服務質量提升方面具有重要意義，屬于重要的基礎型專利。（來源：安徽省市場監督管理局網站、國盾量子）
原文鏈接：
http://amr.ah.gov.cn/xwdt/gsgg/145986721.html
https://mp.weixin.qq.com/s/8Th_RSexwOcgqDFWMjGMOw
——國 際——
【歐洲首次在三個國家之間測試基于可信節點的光纖量子通信】
8月5日消息，意大利電信(TIM)和旗下海底電纜公司Sparkle在的里雅斯特舉辦的G20會議上，借助專用光纖，首次公開演示在的里雅斯特、盧布爾雅那和里耶卡之間國際光纖量子連接。這項測試通過位于三個相關國家（意大利、斯洛文尼亞和克羅地亞）的三個網絡節點進行，由TIM和Sparkle進行光纖連接，通過可信節點建立量子密鑰分發連接，具有高度的安全性。該工作屬于歐盟量子通信基礎設施（EuroQCI）項目的一部分，得到了歐洲航天局的支持。（來源：意大利電信網站）
原文鏈接：
https://www.gruppotim.it/en/press-archive/corporate/2021/PR-TIM-Sparkle-G20-5August2021.html
【東芝聯合新加坡量子公司提供量子安全通信解決方案】
8月31日，東芝與新加坡量子技術公司SpeQtral宣布，他們已達成最終協議，向政府和企業推銷和部署量子密鑰分發（QKD）解決方案。此次合作將幫助東南亞潛在用戶了解并考慮實施 QKD 解決方案以確保其通信安全，并以實現免費知識共享的線上和線下研討會為起點。
此外，8月26日，東芝與日本東北大學醫院等合作，利用遠程光纖QKD技術演示了整個人類基因組在600公里光纖上的安全傳輸。整個過程在20到30分鐘內完成，該技術可以長期保存機密備份數據，有望為基因組研究、醫療領域的安全數據管理做出貢獻。（來源：SpeQtral公司、東芝公司）
原文鏈接：
https://www.global.toshiba/jp/technology/corporate/rdc/rd/topics/21/2108-02.html
【俄羅斯在機場進行了量子通信技術的測試運行，莫斯科啟動QKD網絡開放接入試點】
8月13日消息，莫斯科謝列梅捷沃國際機場、俄羅斯鐵路公司和俄羅斯運輸電信公司對一條量子干線進行測試運行，并在謝列梅捷沃國際機場展示了量子通信技術的成果。這條5.5公里長的量子干線連接了F航站樓和機場外的數據中心大樓。該工作在現有的光纖通信線路上實時演示了量子通信信道的穩定運行，俄羅斯信息安全公司QRate和Security Code為演示提供了相關設備。
8月9日消息，俄羅斯的莫斯科技術通信與信息大學(MTUCI)和莫斯科國立鋼鐵合金學院(MISIS)啟動了一個連接這兩所學校的試點量子網絡。該網絡配置是為與第三方組織的開放連接而創建的，可用于開發基于量子密鑰的最新網絡安全應用。量子密鑰在可信節點之間的分發是由QRate公司開發的量子密鑰分發(QKD)設備完成的。密鑰的生成速度為30Kbps，可以同時連接10臺以上的高速加密機。（來源：美通社、ICT Moscow網站）
原文鏈接：
https://ict.moscow/en/news/a-pilot-quantum-network-with-open-access-launched-in-moscow/
【德國演示量子安全視頻會議】
8月10日，由德國聯邦教育與研究部(BMBF)資助的QuNET項目演示了量子安全視頻通話。BMBF和聯邦信息安全辦公室（BSI）之間使用多個自由空間和光纖量子通道實現首次基于量子安全的視頻會議，除了演示的視頻會議方面外，該系統還需要生成科學數據，以便為未來復雜的量子安全網絡中的通信提供重要的支持。（來源：photonics media網站)
原文鏈接：
https://www.photonics.com/Articles/Quantum-Secured_Video_Conference_Achieved_in/a67267
【新加坡國立大學與亞馬遜在量子科技方面達成合作】
8月2日消息，新加坡國立大學與亞馬遜網絡服務公司正式簽署了諒解備忘錄，雙方將合作促進其在量子通信和計算技術的發展，并探索量子技術的潛在行業應用。此次合作由量子工程項目（QEP）牽頭，這是一項由新加坡國家研究基金會于2018年發起的國家計劃，旨在利用量子技術解決現實問題。量子技術已被確定為新加坡《智慧國家2025》和《研究、創新和企業2025計劃》中的關鍵技術領域。此次合作將加速這一領域創新和解決方案的開發。（來源：新加坡國立大學官網）
原文鏈接：
https://news.nus.edu.sg/quantum-engineering-programme-teams-with-amazon-web/
【量子加密公司Arqit將正式在納斯達克上市，并進軍國防領域】
8月2日消息，英國量子加密公司Arqit宣布，與特殊目的收購公司(SPAC)Centricus合并相關的Form F-4注冊聲明已被美國證券交易委員會(SEC)宣布生效。交割完成后，合并的新公司Arqit Quantum Inc.的普通股和認股權證將在納斯達克上市，股票代碼為“ARQQ”和“ARQQW”。
據悉，Arqit近日還和英國工程服務公司巴布科克（Babcock International）簽署合作協議，在政府和國防部門測試和試驗Arqit的QuantumCloud的加解密能力。此次合作的目的是在各種平臺和軍事網絡（包括英國政府資助的項目）的實戰場景中進行測試，具體包括無人值守地面車輛、安全的載人和無人駕駛飛機以及海上連接項目。（來源：StreetInsider網站、Shephard 網站）
原文鏈接：
四、科技前沿
——國 內——
【光纖耦合的高性能糾纏源】
電子科技大學、上海微系統所、中國科大、南方科大的研究人員開發了一種光纖耦合的高性能糾纏源器件，該器件由光纖集成的PPLN波導和DWDM濾波器件構成，基于級聯二階非線性過程提高糾纏對產生效率，濾除自發拉曼散射噪聲，得到的光子對符合-偶然符合比超過52600，產生率52.36kHz，探測率3.51kHz。研究人員基于該器件還調制了各種能量-時間、頻率位、時間位三種維度的糾纏，能量-時間糾纏的CHSH-Bell不等式破缺最顯著，S值達2.71。成果8月5日發表于《npj Quantum Information》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41534-021-00462-7
【原始密鑰篩選方案提高CV-QKD抗噪聲水平】
中南大學的研究人員提出了一種能夠提高CV-QKD抗噪聲水平的原始密鑰篩選算法。該方法使用了“孤立森林”機器學習框架和Wiener過濾信號處理方案，通過異常檢測來評估和有效篩除噪聲信息。相對于傳統方案中僅使用基矢比對篩選，該算法的噪聲水平更低，支持了100km光纖上的CV-QKD。成果7月27日發表于《Physical Review A》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.104.012616
【多方量子簽名方案】
南京大學的研究人員提出了一種“更簡單易行”的多方量子簽名（QDS）方案。該方案采用六態非正交編碼，相對于現有的三方QDS方案能夠降低安全分析的復雜性和量子信道數量需求、提高數據使用效率。量子信道數量的需求和終端用戶數量呈線性關系，后匹配方法使數據利用效率在5方QDS場景下和探測概率依然保持線性關系。成果8月11日發表于《Optics Express》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1364/OE.433656
——國 際——
【高性能自適應光學技術支持星-地白天量子通信】
美國Kirtland空軍基地研究實驗室、波音公司、Leidos公司（國家安全技術公司）的研究人員開發了一種克服大氣湍流影響的高速自適應光學（Adaptive-Optics，AO）系統，并在充分模擬白天星-地下行鏈路的條件中演示了在量子通信中相對于既有方法的優越性能。該AO系統主要由集成的快速轉向鏡、變形鏡組成，閉環反饋速率達到130Hz（之前實驗的速率約2Hz），有效降低了對日光背景窄帶濾波的需求，提高了光信號收集的光纖耦合效率。實驗中模擬了11dB的大氣散射，可等效700km的星-地傾角下行鏈路，實驗結果顯示775nm波段也能夠實現健壯的白天量子通信，并且比1550波段的信噪比高1.8倍、數據傳輸效率高3.6倍。該成果7月29日以編輯推薦形式發表于《Physical Review Applied》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.16.014067
【有糾纏≠有密鑰，傳統DI-QKD協議并不完全安全】
西班牙ICFO（光學研究中心）、波蘭華沙大學的研究人員發現Bell非局域性并不是能夠產生安全密鑰的充分條件，這意味著傳統的DI-QKD協議在大噪聲場景可能并不安全。研究人員分析了使用Werner糾纏態進行傳統DI-QKD、攻擊者采用典型的“凸組合”攻擊的情況，基于三方內稟信息給出安全密鑰率計算公式，計算發現在Werner糾纏態對比度為0.7445時密鑰率已降為0，而此時依然是存在糾纏的（對比度0.6964時能夠違背Bell不等式）。該研究結果表明有些非局域關聯在傳統DI-QKD中不能產生安全密鑰，同時也建議可以采用單方公布測量基矢的方式來避免安全問題（傳統DI-QKD采用雙方公布測量基矢方案）。成果7月29日以編輯推薦形式發表于《Physical Review Letters》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.050503
【基于二極管量子隧穿效應產生隨機數】
泰國國家科技發展局的研究人員提出了一種經濟的量子隨機數產生方案。該方案使用量子隧穿二極管，通過電流掃描并測量電流漲落獲得隨機源，可以在經濟的電子學器件中實現。該方案的最小熵評估，原始數據約0.623、最終輸出約0.999。成果8月17日發表于《Applied Physics Letters》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1063/5.0055955
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