2021年11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
【美國將合肥微尺度物質科學國家研究中心、國盾量子等列入“實體清單”】
11月24日，美國商務部工業和安全局（BIS）將12個中國實體列入“實體清單”,其中包括合肥微尺度物質科學國家研究中心、國盾量子及其子公司上海國盾三家量子科技機構和企業。美國商務部表示：“努力防止美國新興技術被中國用于支持軍事應用（如反隱身和反潛應用）的量子計算，以及破解加密或開發不可破解的加密技術。”
國盾量子后續公告表示，公司量子保密通信相關產品及量子計算調控系統等產品的核心組件已實現國產化，少量通用進口元器件均有國產化替代方案。被列入實體清單不會影響公司現有產品的生產、銷售和服務，對公司生產經營的影響總體可控。（來源：美國商務部、國盾量子）
原文鏈接：
https://www.govinfo.gov/content/pkg/FR-2021-11-26/pdf/2021-25808.pdf
二、政策和戰略
——國 內——
【國家工信部連續發布信息行業規劃，加快量子信息等技術研發】
11月16日，國家工信部發布《“十四五”信息通信行業發展規劃》，將加大6G、量子通信等網絡技術研發支持力度，前瞻布局6G、量子通信等新技術安全，并推動人工智能、先進計算和量子計算等新興技術應用。
11月30日，國家工信部發布《“十四五”軟件和信息技術服務業發展規劃》，提出加快6G、量子信息、衛星互聯網、類腦智能等前沿領域軟件技術研發，培育一批標志性產品。（來源：工信部）
原文鏈接：
https://www.miit.gov.cn/zwgk/zcwj/wjfb/tz/art/2021/art_3a0b0c726bd94b7d9b5092770d581c73.html
https://wap.miit.gov.cn/jgsj/xxjsfzs/gzdt/art/2021/art_588d395f8cd44bacb256caa66bb205c0.html
【安徽打造量子信息產業發展集聚區】
安徽省委書記鄭柵潔在中國共產黨安徽省第十一次代表大會上作報告表示，今后5年安徽省要大力發展量子科技、生物制造、先進核能以及下一代人工智能、下一代新型顯示、6G網絡技術、深空探測、類腦科學、質子醫療裝備。發揮量子計算、量子通信、量子精密測量先發優勢，打造量子信息產業發展集聚區。（來源：安徽紀檢監察網）
原文鏈接：
http://www.ahjjjc.gov.cn/p/98322.html
【浙江協同共建長三角量子通信網絡】
11月4日，在國務院新聞辦就長三角一體化發展上升為國家戰略三年來進展情況舉行的新聞發布會上，浙江省委常委、常務副省長陳金彪表示，浙江將以數字化改革為抓手，推進長三角區域數字化、智能化轉型，共同加快數字長三角建設步伐。其著力點包括高能級布局長三角“數字新基建”，積極培育量子通信技術創新和應用生態，協同共建長三角量子通信網絡，在省內有條件的地區布局建設量子通信專網和城域網。（來源：國務院新聞辦）
原文鏈接：
http://www.scio.gov.cn/xwfbh/xwbfbh/wqfbh/44687/47366/wz47368/Document/1715883/1715883.htm
【國內首個量子科學與技術交叉學科博士學位授權點落戶中國科大】
近日，教育部正式公布2020年度學位授權自主審核單位增列的學位授權點名單，中國科學技術大學的量子科學與技術博士學位授權交叉學科位列其中。這是我國首個量子科學與技術方向的博士學位授權點，也標志著中國科大在量子科技領域的學科建設取得了階段性成果。該博士授權點的獲批，對促進量子科學與技術學科的發展，提升量子科技創新領軍人才的培養質量和數量等方面具有重要的推動作用和意義。（來源：中國科大新聞網）
原文鏈接：
http://news.ustc.edu.cn/info/1047/77659.htm
——國 際——
【美國與英國、澳大利亞分別簽署加強量子技術合作的聲明】
11月4日，美國和英國簽署《關于量子信息科學和技術合作的聯合聲明》，闡述了兩國在量子技術方面繼續合作的共同愿景，包括促進聯合研究、建立全球市場和供應鏈以及培養下一代科學家和工程師。
聯合聲明簽署之際，英國政府實施的“創新英國”（Innovate UK）項目還宣布從其1.7億英鎊的量子技術商業化挑戰計劃中拿出5000萬英鎊（約4.3億人民幣），用于支持12個相關項目，其中涉及英國量子安全公司KETS Quantum Security正在共同領導的一個900 萬英鎊的“未來量子數據中心”項目，該項目旨在為現代數據中心開發量子安全通信解決方案。
11月17日，美國和澳大利亞簽署《關于量子科學和技術合作的聯合聲明》，該聲明為促進兩國共同研究和開發量子技術創造了更多機會，并促進兩國的量子企業獲得更大的市場準入。（來源：英國政府、KETS網站、美國量子經濟發展聯盟）
原文鏈接：
https://kets-quantum.com/2021/11/05/9m-quantum-data-centre-of-the-future-project
https://quantumconsortium.org/the-united-states-and-australia-partner-to-build-quantum-future
聯合聲明鏈接：
https://www.state.gov/cooperation-in-quantum-science-and-technology-aus
【澳大利亞計劃向量子技術領域投資1億澳元】
11月17日，澳大利亞總理斯科特·莫里森表示將投資1億澳元（約4.6億人民幣）發展量子技術，將量子研究商業化，并與全球市場和供應鏈建立聯系。澳大利亞國家科學機構CSIRO在2020年發布的一份名為《澳大利亞的量子技術產業發展》的報告中稱，到2040年，該產業將創造超過40億澳元和16000個工作崗位。（來源：路透社）
原文鏈接：
【美國空軍授予10億美元合同，以開發量子傳感器等領域】
11月15日，美國空軍研究實驗室(AFRL)宣布，它已將其有史以來最大的空間技術開發合同授予猶他州立大學空間動力學實驗室(USU/SDL)。這是一份價值10億美元的合同，用于開發“空間和核先進原型、實驗和技術”，包括量子傳感器。（來源：美國空軍研究實驗室）
原文鏈接：
https://afresearchlab.com/news/afrl-awards-record-breaking-1b-contract-to-space-dynamics-laboratory/
【NIST征求對于中國參與國際標準制定的公眾意見】
11月4日消息，美國國家標準與技術研究所（NIST）正在征求對于中國在制定新興技術國際標準方面的政策和影響的公眾意見，以便為研究提供信息并得出建議。在量子信息科學方面，評論者可以就“以往中國在參與國際標準制定時采用的做法將預示中國未來如何參與人工智能和量子信息科學等關鍵技術的國際標準化活動，以及可能產生的后果”等方面進行討論。（來源：聯邦公報）
原文鏈接：
【英國國家量子計算中心與本土公司簽署諒解備忘錄，發布其首份年度報告】
11月初，英國國家量子計算中心(NQCC)和英國量子計算公司牛津量子電路公司(OQC)簽署了一份諒解備忘錄，旨在提升英國的量子技術能力，并將使英國量子社區能夠盡早使用英國設計和建造的量子硬件。
NQCC還發布了其首份年度報告，報告指出NQCC最初的技術重點將是開發超導和離子阱硬件，原型機將從2021年開始調試；NQCC將為開發者提供有保障的直接訪問，并促進形成強大的英國量子計算供應鏈，同時推動通用容錯量子計算機的發展。（來源：英國國家量子計算中心）
原文鏈接：
https://www.nqcc.ac.uk/wp-content/uploads/2021/11/NQCC_Annual-Report_5Nov21_web.pdf
三、產業進展
——國 內——
【合肥開建量子城域網，打造全球領先“量子中心”】
11月10日消息，全國最大量子城域網-合肥量子城域網完成建設項目招標，該項目共包含8個核心網站點和159個接入網站點，量子密鑰分發網絡光纖全長1067公里。合肥量子城域網建設全面采用自主可控的量子通信設備，應用經典-量子波分復用技術，整個組網方案全球領先，實現量子、協商和業務信道的共纖傳輸。建設量子安全服務平臺，實現移動終端安全接入和數據庫量子安全加密。
合肥量子城域網建成后，將在政務、金融、醫療等多個行業，打造一張全國最大、覆蓋最廣、應用最多的量子城域網，實現基于量子安全技術的高等級安全通信服務，助力合肥打造創新驅動、全球領先的“量子中心”。（來源：合肥市人民政府網站）
原文鏈接：
http://www.hefei.gov.cn/ssxw/xxkd/107046277.html
【安徽省公安廳與安徽電信啟動“5G+量子+安保”警企合作】
11月12日，安徽省公安廳與中國電信安徽公司簽署戰略合作協議并啟動“5G+量子+安保”警企合作。此次合作，將以重要領域和關鍵環節的突破帶動全局，切實將大數據、云計算、5G、量子通信等技術成果，變成推動新時代公安工作變革的重要力量。
與此同時，安徽省公安廳與中國電信安徽公司攜手發布重大活動保障方案。中國電信安徽公司運用5G定制網切片實現了云網端一體化，保障了量子警務通等視頻資源的上下行流量正常使用；基于自研大視頻平臺，級聯對接多個廠商的視頻平臺，通過量子加密身份認證，實現了“5G+量子”一體化活動保障。（來源：中國電信安徽公司）
原文鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/SAa8PeUIRvNWktSmMTZRiQ
【浙江紹興供電公司成功攻克“量子”智能開關遠方配置難題】
11月3日，浙江紹興供電公司成功通過配電自動化I區主站（D5200系統）對位于柯橋區兩條10千伏線路上的6臺“量子”智能開關，遠方設置保護與重合閘參數。這意味著大量的智能開關在系統側不僅具備“三遙”功能，而且具備遠程參數配置功能，為智能開關大批量的量子化改造提供了有效的解決方案。（來源：國網浙江電力）
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——國 際——
【紐約舉辦量子技術秋季會展，NIST專家指出QKD因技術成熟而受到關注】
11月1日至5日，Inside Quantum Technology（IQT）秋季會展在紐約舉行，會議涵蓋量子安全市場現狀與分析展望、量子安全網絡、量子計算及量子中繼等多個主題，來自全球的100多位專家進行量子技術探討，IDQ、IBM、東芝等量子企業進行現場展示，共計1000多人參與本次活動。
會展期間，來自美國國家標準與技術研究院（NIST）的專家對國際量子技術標準化工作做了概述和探討。NIST目前正在協調諸如國際標準化組織（ISO）、國際電信聯盟電信標準化部門（ITU-T）等致力于定義量子安全需求和各種標準的標準化組織在量子通信及網絡、量子傳感和量子計算等方面開展標準化工作，并強調特定技術達到一定成熟度后開始相關標準化工作。而在安全性方面，量子密鑰分發（QKD）正在獲得關注，是因為比其他一些量子技術更加成熟。（來源：IQT網站）
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【IBM 開發出可處理 127 個量子比特的量子處理器】
11月16日，IBM宣布推出127個量子比特處理器“Eagle”，創下了目前全球最高記錄。此外，IBM表示其計劃在2022年推出具有433個量子位的“Osprey”量子系統以及在2023年推出有1121個量子位的“Condor”處理器。IBM認為量子系統在未來兩年內在某些任務上的表現將開始超越經典計算機。當天，IBM還宣布與韓國延世大學建立新的合作伙伴關系，將在該國部署第一個IBM量子系統。
本月初，IBM提出了一個衡量量子計算速度的指標——每秒電路層操作數(CLOPS)。CLOPS的定義是使用一組參數化QV（quantum volume）電路每秒執行的QV層數，其中每個QV電路都有D=log?QV個層。（來源：IBM）
原文鏈接：
https://research.ibm.com/blog/circuit-layer-operations-per-second
https://research.ibm.com/blog/ibm-quantum-roadmap
論文鏈接：
https://arxiv.org/abs/2110.14108
【Quantum Xchange加入哈德遜研究所量子聯盟，通過密鑰分發平臺與泰雷茲合作】
11月3日，美國量子安全加密技術公司Quantum Xchange宣布成為哈德遜研究所量子聯盟倡議(QAI)的成員，該聯盟由企業、機構和大學組成，旨在促進美國在量子技術方面的領導地位，同時努力確保美國的企業、政府機構和數字基礎設施在2025年之前不受未來量子計算機的攻擊。
11月15日消息， Quantum Xchange通過其密鑰分發平臺與泰雷茲(Thales)合作，提供即時的量子安全和靈活加密的密鑰傳遞功能。由此產生的抗量子網絡解決方案使終端用戶能夠對其數據和通信網絡的未來安全性進行防范，并克服目前加密技術的弱點。（來源：Quantum Xchange）
原文鏈接：
【Qrypt通過云為企業提供量子安全】
11月2日，量子安全解決方案提供商Qrypt宣布推出兩個新的解決方案：云企業門戶和數字量子密鑰分發(Digital QKD)。Qrypt目前可以基于速度快、易于使用、高度可擴展，并且不需要昂貴基礎設施的工具將量子加密集成到相關軟件服務中。Qrypt的解決方案可以集成到消息和電子郵件平臺、文件共享服務，甚至網絡服務提供商(ISP)和金融機構的網絡基礎設施中。（來源：business wire網站）
原文鏈接：
https://www.businesswire.com/news/home/20211102005153/en/
【Quantum eMotion推出USB量子隨機數發生器】
11月10日消息，Quantum eMotion公司宣布獲得了其首款量子隨機數發生器(QRNG)設計所需的FTDI芯片，保證了其便攜式USB QRNG設備的及時交付。據悉這款便攜式USB QRNG設備，將產生具有真隨機性的量子隨機數，真隨機性是不可破解的加密系統的基石。該公司還將計劃與機構技術伙伴合作，為區塊鏈應用開發突破性的安全解決方案。（來源：Newsfile網站）
原文鏈接：
https://www.newsfilecorp.com/release/102796
【美國機構預測量子安全市場到2020年代中期達到每年30億美元以上】
11月10日消息，根據The Quantum Insider和Safe Quantum Inc聯合發布的最新報告顯示，到2020年代中期，量子安全市場(包括后量子加密和量子密鑰分發技術)可能增長到每年30億美元以上。報告指出到2024年，用于量子安全的支出將增長到約35億美元；到2030年，這個數字可能會達到300億美元左右。（來源：TQI網站）
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四、科技前沿
——國 內——
【硅基探測器實現近紅外光（1550nm）探測】
中科院微系統所、上?？萍即髮W的研究人員演示了一種可探測近紅外光的硅基探測器，為實現近紅外探測光學芯片打開了一條新路線。研究人員將原本用于發光的硅基光伏三極管，通過異質集成量子點光吸收能力，實現了對紅外光譜的敏感性，光伏靈敏度超過410AW-1，對1550nm波長達到最大探測率4.73×1013Jones。該成果11月18日發表于《Nature Communication》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.040307
【匿名量子通信方案】
北京科技大學、可信計算重點實驗室、北京郵電大學、南京航空航天大學的研究人員基于測量設備無關框架提出了一種較高可行性的匿名量子通信方案。匿名量子通信的前提是在多方通信網絡中隱秘地建立某兩方糾纏，通常使用多體糾纏如GHZ態為資源，但是多體糾纏分發的脆弱性和全局測量的難度嚴重限制了其可行性。研究人員采用測量設備無關方案的糾纏反演理念，設計由測量節點通過測量多方光子制造出多體糾纏結果，匿名通信的雙方通過發送糾纏對中的一個光子（其他多方發送獨立光子）從而隱秘地建立連接。該成果11月15日發表于《Physical Review A》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.104.052415
【波導芯片的軌道角動量模式調控】
上海交通大學、南方科技大學的研究人員在“繞管”結構波導的光芯片中研究測試了軌道角動量（OAM）模式的調控技術和演化特性。通過三維直寫激光調控技術，可以實現芯片中的OAM模式的變換、反演和多模相干疊加等完整的操控，未來將有助于促進多維量子信息處理。該成果11月7日發表于《Optics Communication》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.optcom.2021.127615
——國 際——
【通信光子-多模固態量子存儲糾纏】
西班牙ICFO研究所、ICREA研究所和英國赫瑞-瓦特大學的研究人員首次實驗實現了通信波段光子與可控讀出多模固態量子存儲的糾纏。實驗通過非簡并參量下轉換生成能量-時間糾纏光子對（通信波段閑頻光和可見光波段信號光），信號光子存儲于Pr3+:Y2SiO5晶體的原子頻率梳方案量子存儲中，激發態存儲方式的保真度達92%，自旋波存儲方式的保真度達77%，通過可控讀出方案可將存儲時間拓展至47.7微秒。該成果11月19日以編輯推薦形式發表于《Physical Review Letters》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.210502
【鈮酸鋰光芯片與超導單光子探測器集成】
德國蒙斯特大學的研究人員實驗演示了鈮酸鋰光芯片與超導單光子探測器集成?；陔姽庹{制的鈮酸鋰（LNOI）光路可在極低溫下有效工作，也可以通過低損耗波導與超導納米線探測器（SNSPD）集成。實驗中，一個電調制的鈮酸鋰MZ干涉光路與兩個波導集成SNSPD組合，在1.3K溫度下演示了超過12小時的偏置無漂移操控，調制速度達到1GHz。該成果11月25日發表于《Nature Communication》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41467-021-27205-8
【毫米尺寸的可見光相位調制器】
美國哥倫比亞大學、塔夫茨大學的研究人員研制了一種高效、微型的光學相位調制器，其體積、耗能/高壓驅動指標相比于已有調制器降低了至少一個量級。該調制器基于氮化硅材料和絕熱微型環振蕩器結構實現相位的熱-光調制，微型振蕩器提供了1.6π的最小漲落相位調制同時造成0.61dB插損，絕熱微型環結構有效降低了工藝偏差的影響。該成果11月22日發表于《Nature Photonics》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41566-021-00891-y
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