2021年9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
【量子隱形傳態連接物理-邏輯量子比特，助力容錯量子計算】
中國科學技術大學潘建偉團隊、奧地利科學院Anton Zeilinger團隊以及大阪大學、NTT公司等的研究人員設計了利用量子隱形傳態實現容錯量子計算的方案，并實驗演示了將物理量子比特狀態轉移到容錯的邏輯量子比特，糾錯后的保真度結果達到0.786，顯著超過經典極限。成果9月7日發表于《美國國家科學院院刊(PNAS)》。
量子計算通常包括初態編碼、橫向轉移運算、非橫向轉移運算等流程，其中未知態編碼、非橫向轉移門等不可靠的操縱環節，隨著數量的增加會導致錯誤不斷累積。使用高置信度的量子隱形傳態，將這些易錯環節轉移到容錯的“離線”系統中執行（“離線”系統的狀態制備可以反復嘗試直到確定成功），則可以提高整個計算的保真度。利用GHZ態三光子糾纏和輔助光子測量的方案，研究人員以容錯的方式實現了糾纏態制備和貝爾態測量，從而高保真地將多種量子態傳遞到邏輯量子比特。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1073/pnas.2026250118
二、政策和戰略
——國 內——
【工信部：加快布局人工智能、量子通信等前沿領域】
9月13日，在國務院新聞辦公室舉行的“推進制造強國網絡強國建設 助力全面建成小康社會”新聞發布會上，工業和信息化部總工程師田玉龍表示，工信部將加快前瞻性布局，在人工智能、量子通信等前沿領域進行新興產業鏈布局，引導地方、扶持地方，結合各自的特色和區域戰略，使他們形成各具特色的產業鏈，推動新興產業集群化發展。（來源：中國政府網、人民網）
原文鏈接：
http://www.gov.cn/xinwen/2021-09/13/content_5637030.htm#allContent
http://finance.people.com.cn/n1/2021/0913/c1004-32225400.html
【發展量子科技，安徽與科技部、中國科學院召開座談會】
9月18日上午，安徽省與科技部、中國科學院在量子信息與量子科技創新研究院召開座談會，深入貫徹習近平總書記關于科技創新的重要論述和考察安徽重要講話指示精神，堅定不移下好創新先手棋，勇擔新使命、勇當開拓者，著力打造量子科技成果策源地和產業發展集聚區，推動科技創新勢能轉化為安徽“三地一區”建設的強大動能。（來源：安徽省人民政府網站）
原文鏈接：
http://www.ah.gov.cn/zwyw/jryw/554042091.html
【江蘇探索開展量子保密通信城域網建設，投入專項資金支持量子科技等】
8月，江蘇省人民政府辦公廳印發《江蘇省“十四五”數字經濟發展規劃》，提出要在量子通信與量子計算等領域實現引領性原創成果重大突破，超前部署量子科技等前沿技術研發；在量子通信等方向形成一批重大科技成果、大力引培高端數字人才、加快推進量子通信技術標準及安全測評工作、形成一批具有核心競爭力的量子通信應用產品。要根據國家統籌規劃建設量子保密通信干線網，與國家廣域量子通信骨干網絡無縫對接，探索開展南京等地量子保密通信城域網建設，加快量子保密通信試點應用。
近期，江蘇省財政下達2021年省重點研發計劃專項資金4.85億元，其中2.1億元將用于支持137項產業前瞻與關鍵核心技術重點研發項目，項目瞄準量子科技、未來網絡等重點領域。（來源：江蘇省人民政府網站、江蘇省財政廳網站）
原文鏈接：
http://www.jiangsu.gov.cn/art/2021/8/26/art_46144_9989328.html
http://czt.jiangsu.gov.cn/art/2021/9/6/art_7938_10001058.html
【《江西省“十四五”制造業高質量發展規劃》發布，推動量子信息發展】
9月，江西省人民政府印發《江西省“十四五”制造業高質量發展規劃》，提出超前謀劃布局量子科技等重大顛覆性、變革性技術的產業孵化和培育，將結合江西產業技術實際，圍繞量子計算、量子通信和量子精密測量三大領域，強化現有基礎與前瞻研究、技術突破等的互動牽引，加強成熟技術轉移承接、中試，積極推進技術項目化、產業工程化，努力推動在量子信息等方面取得發展。（來源：江西省人民政府網站）
原文鏈接：
http://www.jiangxi.gov.cn/art/2021/9/10/art_4968_3579108.html
——國 際——
【歐盟發布報告重點關注量子技術等領域，將向量子通信等9個領域投入1500億歐元】
9月8日，歐盟發布一份《2021年戰略前瞻報告》，其中量子技術、半導體等被確定為歐盟未來的關鍵領域。該報告是歐盟制定戰略政策以及支持研發和工業的關鍵要素。目前一些領域項目已經在實施中，例如Gaia-X數據項目、量子項目和130億歐元的綜合空間戰略。
9月15日，歐盟委員會主席馮德萊恩表示，歐盟7500億歐元的新冠疫情復蘇基金中，約五分之一（1500億歐元）將用于發展數字技術，并強調發展數字技術是整個地區“發展的關鍵”。 歐盟官方希望在2030年之前將資金投向5G通信、安全的量子通信、高性能計算等9個領域。（來源：EC官網、eeNews Europe網站、彭博社）
報告鏈接：
https://ec.europa.eu/info/sites/default/files/foresight_report_com750_en.pdf
原文鏈接：
https://www.eenewseurope.com/news/eu-foresight-report-highlights-semiconductors-quantum-and-space
【美國能源部新提供1250萬美元，資助伯克利實驗室等建造量子網絡測試平臺】
8月31日消息，在美國能源部（DOE）提供的新的為期5年高達1250萬美元的資金支持下，勞倫斯伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）和加州大學伯克利分校將為量子互聯網概念開發一個測試平臺——QUANT-NET（新糾纏技術的量子應用網絡測試平臺）。該項目目標是在伯克利實驗室和加州大學伯克利分校之間建立一個分布式量子網絡，這將有助于實現美國能源部建立全國量子互聯網的愿景，并支持美國國家量子計劃。（來源：伯克利實驗室網站）
原文鏈接：
https://newscenter.lbl.gov/2021/08/31/quantum-network-testbed/?from=groupmessage
【美國國家科學基金會向多所高校撥款，以支持量子領域發展】
美國國家科學基金會(NSF)9月3日宣布向蒙大拿州立大學和阿肯薩斯大學撥款2000萬美元，以建立MonArk NSF量子工廠(Quantum Foundry)，加速量子材料和器件的發展。9月16日，NSF宣布分別向馬里蘭大學、俄亥俄州大學各提供一項為期兩年、價值500萬美元的資助。其中，馬里蘭大學的資助項目用于開發量子互連——連接量子計算機和為量子互聯網鋪平道路的關鍵技術。俄亥俄州大學獲得資助的是融合量子科學、技術、工程、藝術和數學的本科教育項目，此次資助將用于其建立變革性、模塊化的量子科學學位和認證項目。（來源：阿肯薩斯大學網站、馬里蘭大學網站、俄亥俄州大學網站）
原文鏈接：
https://news.uark.edu/articles/57527/monark-nsf-quantum-foundry-established-with-20-million-grant
https://today.umd.edu/5m-nsf-grant-to-fund-research-on-quantum-internet-foundations
https://news.osu.edu/ohio-state-led-qusteam-initiative-awarded-5-million-from-nsf/
【英國投資9300萬英鎊建設國家量子計算中心】
9月20日，英國國家量子計算中心(NQCC)舉行奠基儀式，正式破土動工。該中心的建設工程將在五年內獲得9300萬英鎊的資金，目的是加速開發可擴展的實用量子計算機。NQCC是英國國家量子技術計劃（NQTP）的一部分——一項為期十年、耗資10億英鎊的計劃，旨在確保實現量子技術從實驗室到工業生產的成功過渡。NQCC的關鍵目標之一是在未來五年內展示超過100個量子比特的量子計算機，其團隊已經試運行第一批量子研究和開發項目。（來源：NQCC官網、tech hq網站）
原文鏈接：
【法國和荷蘭簽署關于量子技術合作的諒解備忘錄】
8月31日，在法國總統和荷蘭首相會晤期間，法國和荷蘭簽署了一項加強量子技術雙邊合作的諒解備忘錄。當日，四家致力于量子技術的企業出席了簽字儀式，包括荷蘭半導體設備制造商ASML、荷蘭量子初創公司Qu&Co、法國風險投資公司Quantonation和法國IT公司Atos。（來源：euractiv網站、Quantum Computing Report網站）
原文鏈接：
【美英澳達成新防務和安全伙伴關系，將在量子技術等方面開展合作】
9月15日消息，美國、英國、澳大利亞宣布達成了一項新的防務和安全伙伴關系，將開展在網絡能力、人工智能、量子技術和額外的海底能力方面的合作。（來源：英國政府網站）
原文鏈接：
https://www.gov.uk/government/news/uk-us-and-australia-launch-new-security-partnership
三、產業進展
——國 內——
【首屆量子產業大會在合肥開幕，合肥量子城域網項目正式啟動建設】
9月18日，2021量子產業大會在安徽合肥正式開幕，大會以“量子科技 產業革命”為主題，聚集了一批國內外量子信息產業界的專家、學者和量子科技企業。會上，安徽省委常委、合肥市委書記虞愛華和中國電信董事長柯瑞文共同為中電信量子科技有限公司揭牌；合肥量子城域網項目正式啟動建設，一批量子產業先進應用成果也對外發布。此外，國盾量子、安徽電信、中電信量子、安恒信息、本源量子、國儀量子、新華三、辰安科技等公司共同啟動“量子信息應用產業生態合作”，將共同推動量子技術落地。（來源：安徽省人民政府等）
原文鏈接：
https://www.ah.gov.cn/zwyw/jryw/554042191.html
【國盾量子聯合牽頭的QKD網絡安全性國際標準獲得ITU-T研究組一致通過】
9月，由國盾量子與日本信息和通信技術研究院（NICT）聯合發起立項的ITU-T國際標準建議書《量子密鑰分發網絡的安全要求和措施 — 密鑰管理》獲得SG17研究組的一致通過，即將進入最后的征求意見（LC）階段。該標準聚焦QKD網絡中的密鑰管理層，對密鑰數據、元數據及管控信息提出了具體的安全要求和防護措施，為QKD網絡密鑰管理層的實際安全設計和部署提供了明確的的技術規范。（來源：ITU官網）
原文鏈接：
https://www.itu.int/itu-t/workprog/wp_item.aspx?isn=15002
【七量子科技項目入選2021年安徽省科技重大專項】
9月6日，安徽省科技廳公布了2021年安徽省科技重大專項立項項目清單（第一批）。由國盾量子獨立承擔的“通信波段單光子探測器關鍵技術攻關”項目，以及與長虹美菱、中科類腦等合作的“基于量子安全的工業互聯網邊緣計算網關關鍵技術研發及示范應用”等7個量子技術項目入選該清單。據了解，今年安徽省科技廳為落實國家重大戰略部署，以“強化國家戰略科技力量”為先導，首次在技術攻關項目中新增設立“量子信息技術”領域。（來源：安徽省人民政府網站等）
原文鏈接：
http://kjt.ah.gov.cn/kjzx/mtjj/120577701.html
【2021年“科學探索獎”獲獎名單揭曉，兩位量子信息領域教授獲獎】
9月13日，由騰訊基金會出資支持、科學家主導的公益性獎項“科學探索獎”獲獎名單揭曉。從事量子信息領域研究的中國科學技術大學徐飛虎、朱曉波教授獲得“數學物理學”獎項。徐飛虎在量子通信和單光子成像等量子信息技術方面做出突出貢獻；朱曉波在可擴展超導量子計算方面做出顯著貢獻。（來源：中國新聞網）
原文鏈接：
http://www.chinanews.com/gn/2021/09-13/9564187.shtml
——國 際——
【波蘭波茲納超級計算和網絡中心和 IDQ 合作提供跨境 QKD 連接】
9月1日消息，波茲納超級計算和網絡中心 （PSNC） 和IDQ合作在波蘭的運營網絡上提供量子密鑰分發（QKD）服務以及跨境 QKD 連接。該條國際城市間QKD鏈路連接了波蘭的切申和捷克共和國的俄斯特拉發。
PSNC與IDQ在波茲納建立了QKD基礎設施，以提供和支持基于現有PSNC 服務的各種 QKD使用案例，例如高性能計算（HPC）、電子醫療和地方行政管理。目標是使QKD首先在波茲納和先鋒網絡上全面運作，并在稍后進一步擴展到城際鏈路和服務。（來源：IDQ網站）
原文鏈接：
https://www.idquantique.com/poznan-supercomputing-collaboration/
【英國電信在空心光纜上進行量子密鑰分發】
9月13日，英國電信(BT)宣布，該公司實現了世界上第一個在空心光纜上進行的量子密鑰分發(QKD)實驗。在實驗中，英國電信的研究人員使用商業設備在一條6公里長的空心光纜上成功運行了一個先進QKD系統(由歐盟OpenQKD項目提供)。研究表明，空心光纜具有潛在優勢，如減少延遲和無明顯串擾情況。（來源：英國電信網站）
原文鏈接：
【韓國研究人員開發出世界上最小的量子隨機數發生器芯片】
9月9日消息，韓國原子能研究所(KAERI)和韓國電子通信研究院(ETRI)的研究人員已經將其β量子隨機數發生器縮小為1.5毫米的芯片。研究團隊將從鎳-63 β射線生成隨機數的關鍵電路集成到世界上“最小和最快”的β量子隨機數發生器中，該發生器可以為物聯網加密安全系統提供防黑客攻擊的隨機數。如果這項技術實現商業化，它將可以安裝在所有類型的計算機、安全系統、處理器和物聯網模塊中。（來源：aju daily網站）
原文鏈接：
https://www.ajudaily.com/view/20210909131525594
【美國伊利諾伊大學衛星CAPSat成功發射，將展示天基量子通信的實現技術】
8月29日，美國SpaceX獵鷹9號運載火箭從肯尼迪航天中心升空，向國際空間站發送了三顆由大學制造的小型研究衛星，其中包括伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校與加拿大滑鐵盧大學共同開發的立方體衛星CAPSat。
CAPSat大約4英寸x 4英寸x 12英寸大小，重約2.8公斤。CAPSat通過在軌道上進行量子光學實驗，來展示天基量子通信的實現技術，幫助證明未來任務的可行性。同時還將測試在太空中實現量子連接的技術。（來源：NASA官網、伊利諾伊高級空間系統實驗室網站）
原文鏈接：
https://lassiaero.web.illinois.edu/2021/08/30/capsat-launches-to-the-international-space-station/
【以色列欲將量子密鑰分發系統用于太空通信】
以色列9月2日宣布將在今年冬季實施的載人航天項目中攜帶以色列初創公司QuantLR最新的網絡安全設備。作為國際空間站任務的一部分，宇航員將演示QuantLR的獨特技術如何幫助確保衛星和地球網絡之間的信息傳輸安全。QuantLR的安全性體現在用量子密鑰分發取代了基于數學的加密。（來源：times of israel網站）
原文鏈接：
https://www.timesofisrael.com/spotlight/securing-information-in-the-age-of-supercomputers/
【馬里蘭大學投資2000萬美元，與IonQ共建國家量子實驗室】
9月8日，馬里蘭大學和量子計算公司IonQ宣布將在馬里蘭共建國家量子實驗室(簡稱Q-Lab)，由馬里蘭大學投資2000萬美元。馬里蘭大學在全國各地的學生、教師、研究人員、員工和合作伙伴都能有機會使用IonQ的離子阱量子計算機。（來源：IonQ官網）
原文鏈接：
https://ionq.com/news/september-08-2021-ionq-and-umd-establish-national-quantum-lab
【芬蘭企業開始合作，以從量子技術中獲益】
9月21日消息，由于預計到2030年全球量子計算市場將超過500億歐元，芬蘭公司已開始合作，OP金融集團、埃森哲、CSC- IT 科學中心以及量子技術公司 Bluefors 和 IQM 成為第一批加入BusinessQ（一個由芬蘭國家技術研究中心（VTT） 協調的關系網）的公司。BusinessQ旨在支持采用并發展量子技術及解決方案的業務，圍繞量子技術的機遇為芬蘭制定商業路線圖。（來源：VTT網站）
原文鏈接：
四、科技前沿
——國 內——
【基于空間自由度糾纏提高量子通信抗噪聲能力】
中國科學技術大學、奧地利科學院、維也納大學等的研究人員演示了空間自由度上的糾纏具有更好的抗噪聲能力，可用于改善糾纏型量子通信的實際應用能力。研究人員實驗了一個基于8路徑糾纏的量子密鑰分發，發現在各種水平的環境噪聲下，每一對光子對能夠提取的密鑰都還能大于1比特。成果9月10日發表于《Physical Review Letters》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.110505
【基于相位噪聲信任提升CV-QKD性能】
西南通信研究所（ 中國電子科技集團三零所）和北京郵電大學的研究人員發展了LLO CV-QKD方案的相位噪聲模型，并采用信任測量噪聲的機制來提高系統的抗噪能力。在實驗驗證中，將來自于探測效率、探測器電子學噪聲、干涉對比度實時監測的噪聲視為可信，相對于常規的噪聲處理模型的性能提升超過40%。成果9月14日發表于《Physical Review A》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.104.032608
【實現基于顏色擦除強度干涉的高空間分辨成像】
中國科學技術大學與美國麻省理工學院研究團隊合作，利用濟南量子技術研究院研制的周期極化鈮酸鋰波導搭建顏色擦除強度干涉儀，成功分辨了1.43km距離外相距4.2mm的兩個不同波長光源，空間分辨成像能力超過單望遠鏡衍射極限40倍。成果8月31日發表于《Physical Review Letters》。
論文鏈接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.127.103601
——國 際——
【基于等離子石墨波導產生連續變量糾纏和隱形傳態】
阿聯酋阿布扎比大學、美國德克薩斯A&M大學等的研究人員設計了一種新型的連續變量糾纏源。該糾纏源基于混合光學-微波等離子的石墨波導，通過該波導控制與同一微波模耦合的兩種光場并產生雙模壓縮態。該糾纏源可用于遠距離的連續變量隱形傳態，并且對微波自由度的熱噪聲具有很好的健壯性。成果9月27日發表于《Physical Review Applied》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.16.034046
【量子-經典共纖傳輸距離突破95km】
瑞士日內瓦大學的研究人員利用2.5GHz的離散變量量子密鑰分發（DV-QKD）設備開展了一系列實驗量子-經典光通信共纖傳輸試驗。在量子使用O波段而經典光通信使用C波段的波長分配方案中，量子密鑰分發系統可以在95.5km良好光纖&經典光功率8.9dBm、51km老化光纖&經典光功率16.7dBm等典型應用條件下產生密鑰。成果9月20日發表于《Applied Physics Letters》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1063/5.0060232
【多模存儲方案降低量子計算破譯RSA2048所需量子位】
法國巴黎-薩克雷大學的研究人員分析了采用運算、存儲聯合架構的量子計算機性能，并設想了一種可顯著提高整數分解效率的架構。該架構采用時分&空分復用存儲器來存儲運算過程的量子態，相對于傳統的平面網格及近鄰連接架構，所需量子位的數量可以下降數個量級。以破譯RSA2048為例進行估計，基于傳統架構估計需要2000萬量子位（谷歌），而新架構僅需要1.3萬（使用的具體參數：處理器量子位13436個、門錯誤率10E-3、單步時長1ms，存儲器空間模28兆、時間模45、存儲時長2小時，使用3D gauge color編碼，閾值0.75%的破譯耗時177天）。成果9月28日以編輯推薦形式發表于《Physical Review Letters》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.140503
聲 明：
1、本文內容出于提供更多信息以實現學習、交流、科研之目的，不用于商業用途。
2、本文部分內容為國盾量子原創，轉載請聯系授權，無授權不得轉載。
3、本文部分內容來自于其它媒體的報道，均已注明出處，但并不代表對其觀點贊同或對其真實性負責。如涉及來源或版權問題，請權利人持有效權屬證明與我們聯系，我們將及時更正、刪除。
