2021年12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
【我國量子計算成果入選國際物理學領域十項重大進展】
12月21日，美國物理學會旗下Physics網站公布2021年國際物理學領域十項重大進展，中國科大潘建偉院士團隊等完成的“祖沖之二號”和“九章二號”量子計算優越性實驗入選。
此外，12月20日，中央廣播電視總臺發布的2021年度國內十大科技新聞和國際十大科技新聞；12月26日，由科技日報社主辦、部分兩院院士和媒體人士共同評選出的2021年國內、國際十大科技新聞，“祖沖之二號”和“九章二號”同樣登榜。
原文鏈接：
https://physics.aps.org/articles/v14/179
http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2021-12/27/content_1242028.shtml
http://news.cnr.cn/native/gd/20211220/t20211220_525692595.shtml
二、政策和戰略
——國 內——
【《“十四五”國家信息化規劃》發布，加強量子信息技術領域布局】
12月27日，中央網絡安全和信息化委員會印發《“十四五”國家信息化規劃》（下稱《規劃》）?！兑巹潯诽岬?，要探索建立面向未來的量子信息設施和試驗環境；加強人工智能、量子信息等關鍵前沿領域的戰略研究布局和技術融通創新，加強5G、量子技術等領域知識產權保護。
此外，《規劃》確定了10項優先行動，其中“前沿數字技術突破行動”指出要超前布局量子通信、量子計算、量子傳感技術研究，其行動目標包括：到2023年，人工智能、量子信息等前沿數字技術研發取得明顯進展，在若干行業落地一批融合應用示范。（來源：國家互聯網信息辦公室網站）
原文鏈接：
http://www.cac.gov.cn/2021-12/27/c_1642205314518676.htm
【上海密集推出政策 布局量子技術、通信安全等領域】
12月21日，上海市發布《上海市建設網絡安全產業創新高地行動計劃（2021-2023年）》，提出推進云計算、大數據、人工智能、區塊鏈、量子計算等新技術在網絡安全領域融合應用；發揮上海市密碼產業優勢，開展后量子密碼、同態密碼、輕量級密碼等理論研究，引導密碼算法、密碼協議、專用芯片、通信模塊等關鍵技術突破和產品研制。
12月30日，上海市再次印發《上海市電子信息產業發展“十四五”規劃》（下稱《規劃》）以及電子信息制造業、軟件和信息服務業兩個專項規劃，提及量子計算、新一代信息技術與新一代安全技術等?！兑巹潯诽岢?，圍繞下一代通信安全、數據安全、云計算安全等領域，開展擬態防御、可信計算、零信任安全、量子安全、安全智能編排等核心技術攻關和產業應用創新。（來源：上海市經信委網站）
原文鏈接：
http://sheitc.sh.gov.cn/xxfw/20211221/c773a412a7224b3e99b11c3a7ef0d63a.html
http://sheitc.sh.gov.cn/cyfz/20211230/99677f56ada245ac834e12bb3dd214a9.html
——國 際——
【美國量子信息科學研發預算4年近30億美元】
12月，根據《國家量子倡議(NQI)法案》的要求，美國國家科學技術委員會量子信息科學子委會公布了NQI項目的第二份年度預算報告。報告顯示，NQI法案通過后的4個財年，各機構報告的量子信息科學（QIS）研發的實際預算授權為2019財年4.49億美元、2020財年6.72億美元，2021財年已頒布的預算授權為7.93億美元，而今年所請求的2022財年預算提高到了8.77億美元。4年合計27.91億美元，遠超NQI法案最初計劃的5年12億美元。（來源：NQI網站）
報告鏈接：
https://www.quantum.gov/wp-content/uploads/2021/12/NQI-Annual-Report-FY2022.pdf
【歐洲量子網絡系統架構聯盟公布中期成果 QKD是量子網絡安全研究的核心】
12月，歐洲量子網絡系統架構(QSAFE)聯盟公布了自己量子網絡架構藍圖研究的中期成果，為歐洲量子通信基礎設施(EuroQCI)的實施奠定了基礎。QSAFE的聯盟成員包括德國電信、西班牙電信、泰雷茲等，其將量子密鑰分發（QKD）作為量子網絡安全研究的核心，該研究旨在讓量子安全技術發揮作用。
EuroQCI將通過在現有通信基礎設施中集成基于量子的系統，來保護敏感數據和關鍵基礎設施，為其提供基于量子物理學的額外安全層。EuroQCI將加強對歐洲政府機構、數據中心、醫院、電網等的保護，成為未來幾十年歐盟新網絡安全戰略的重要支柱之一。歐盟希望在2027年之前實現EuroQCI全面運行。（來源：Telecoms網站）
原文鏈接：
https://telecoms.com/512563/eu-inches-forward-with-quantum-network-security/
【德國為量子中繼器項目提供3500萬歐元資助】
12月13日消息，為實現可靠的遠距離光纖量子通信網絡，德國聯邦教育和研究部(BMBF)將為聯合研究項目QuantumRepeater.Link在未來三年內提供3500萬歐元的資金。在該項目中，量子中繼器的重要基礎組件將被優化并集成到受保護的實驗室環境之外的光纖測試網絡中，其主要目標是證明基礎的量子中繼器系統可以在長達100公里的距離內成功運行。（來源：AZoOptics網站）
原文鏈接：
https://www.azooptics.com/News.aspx?newsID=27261
【荷蘭將為量子基礎科學撥款4200萬歐元】
12月15日，Quantum Delta NL與荷蘭研究委員會(NWO)合作發起量子研究項目征集。該項目征集將實施Quantum Delta NL計劃的“研究與創新”行動路線。在七年時間里，Quantum Delta NL預計總共為該行動路線撥款4200萬歐元，以加強和提升量子技術科學基礎。（來源：Quantum Delta NL網站）
原文鏈接：
https://quantumdelta.nl/launch-first-call-for-daring-scientific-quantum-research/
三、產業進展
——國 內——
【總里程330公里，量子通信"成渝干線"全線貫通】
12月23日消息，由重慶國科量子通信網絡有限公司（以下簡稱“重慶國科量子”）建設的國家廣域量子保密通信“成渝干線”已全線貫通，干線總里程330公里，并通過量子衛星通信系統接入國家量子保密通信骨干網。目前，重慶國科量子正啟動重慶通往武漢的"漢渝干線"建設，力爭明年上半年貫通。屆時，“成渝干線”將通過光纖量子線路實現與國家量子保密通信骨干網其他城域網絡的互通，實現重慶和北京、上海、廣州、杭州等重要城市跨域數據以及面向全球的跨境數據安全流通。
此外，在12月24日舉辦的鄭州技術交易市場揭牌儀式上，河南國科量子還與鄭州信大捷安、啟迪科技簽約了“量子行業應用ICT解決方案”項目。（來源：重慶日報、鄭州日報）
原文鏈接：
https://wap.cqrb.cn/detail?classId=10&id=1156867
http://dzb.zzrbnews.com/news/17878
【中國通信標準化協會確定2022年量子標準建設工作重點，新立項13項標準研制工作】
12月22日-24日，中國通信標準化協會（CCSA）量子通信與信息技術特設任務組(ST7)第18次全會在線上召開。會議總結了2021年量子信息標準化工作進展及成果，提出2022年工作重點，指出ST7將繼續加強量子通信與信息處理技術的標準體系建設，特別是在量子保密通信的應用融合、互聯互通、安全測評等方面，加大標準化工作力度，盡快推出一批支撐行業發展、切實可行有效的技術標準。
會議期間，通過了2022年新立項項目，其中包括“量子密鑰分發（QKD）網絡 安全技術要求”、“基于BB84協議的量子密鑰分發（QKD）用關鍵器件和模塊 第4部分：誘騙態調制模塊”等7項行標，“軟件定義量子密鑰分發網絡技術要求”1項團標，“誘騙態QKD系統的直接調制脈沖激光器的特殊性能要求研究”等5項研究課題，共計13項，其中國盾量子（聯合）牽頭6項、參與6項。（來源：CCSA網站）
原文鏈接：
http://www.ccsa.org.cn/detail/4769?title=ST7第十八次全會確立2022年工作重點
【中國信通院發布2021《量子信息技術發展與應用研究報告》】
12月28日，中國信息通信研究院發布2021年版《量子信息技術發展與應用研究報告》，報告對量子信息技術發展的總體態勢以及量子計算、量子通信和量子測量領域的研究與應用進展做了詳盡的闡述，并對量子信息技術演進與應用前景做了相關展望。報告指出，量子信息技術是未來基礎科學研究探索和信息技術產業升級的重點發展方向之一，已成為全球各國科技政策布局熱點。（來源：中國信通院網站）
原文鏈接：
http://www.caict.ac.cn/kxyj/qwfb/bps/202112/t20211224_394517.htm
【中日聯合推動QKD網絡設備的兼容互通，4項“QKD網絡接口協議”國際標準成功立項】
在12月舉行的國際電信聯盟ITU-T SG11組會議上，國盾量子、國科量子、中國信通院和日本國家信息與通信研究院（NICT）聯合立項《QKD網絡Ak接口協議》、《QKD網絡Kq-1接口協議》、《QKD網絡Kx接口協議》和《QKD網絡Ck接口協議》4項國際標準項目，由國盾量子和日本NICT各牽頭兩個項目。
作為ITU-T FG-QIT4N（面向網絡的量子信息技術焦點組）關于QKD網絡協議研究工作的延續，這4個項目涉及QKD網絡中密鑰管理層相關的密鑰輸出、密鑰獲取、密鑰中繼、路由控制4個接口，將針對信令流程、消息格式和參數等制定具體的協議規范，為QKD網絡設備的兼容互通提供有力的技術支撐，從而大力推動基于可信中繼技術的實用化QKD網絡的產業化發展。（來源：ITU-T官網）
原文鏈接：
https://www.itu.int/ITU-T/workprog/wp_item.aspx?isn=17310
https://www.itu.int/ITU-T/workprog/wp_item.aspx?isn=17311
https://www.itu.int/ITU-T/workprog/wp_item.aspx?isn=17312
https://www.itu.int/ITU-T/workprog/wp_item.aspx?isn=17313
【量子安全云智能印章及區塊鏈印簽驗證平臺正式發布】
在12月中旬舉辦的安徽科技大市場科技成果轉化交易會上，安徽云璽科技、中國電信安徽分公司、中電信量子、天翼電子商務發布了聯合研發的“量子安全云智能印章及區塊鏈印簽驗證平臺”。該印章內置的量子安全加密芯片，將印章使用時記錄的信息通過量子技術加密，上傳至區塊鏈驗證平臺，用戶登錄驗證平臺并經過印章使用者授權后，即可便捷、準確地驗證簽章文件及印章的真偽。（來源：安徽網）
原文鏈接：
http://news.ahwang.cn/information/20211220/2321338.html
【中科院量子計算云平臺上線量子計算硬件系統遠程控制指令集】
12月3日消息，中科院量子信息與量子科技創新研究院量子計算云平臺公開發布了用于量子計算物理系統遠程調控的指令集QCIS，這意味著云平臺將支持用戶遠程調用其開放接口，在真實量子計算原型機上進行“云端”量子編程實驗，QCIS指令集是“祖沖之二號”的編譯語言，此前為科研人員內部使用，這是首次對外開放。
未來，云平臺將更新更多編譯語言，進一步豐富QCIS指令功能，實現對硬件更為復雜的操作。國盾量子將為量子計算云平臺接入更大規模的超導量子計算原型機提供硬件支持。（來源：中國新聞網）
原文鏈接：
https://m.chinanews.com/wap/detail/chs/zw/184438.shtml
——國 際——
【韓國電信公司開發出高速量子密碼通信技術】
12月22日，韓國電信公司(KT)宣布開發出20kbps的高速量子密碼通信技術，可同時向4,000臺密碼設備發送信息。同時，該公司還自主研發了高速單光子源產生模塊和高速量子隨機數互通接口。此次開發的技術和設備，為KT公司建立國防、金融和公共部門的國家安全體系，加強量子密碼應用服務的開發合作提供了可能。（來源：Business Korea網站)
原文鏈接：
http://www.businesskorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=84568
【英國布里斯托大學領導建設量子數據中心】
11月26日消息，英國布里斯托大學智能互聯網實驗室將與業界合作開發量子數據中心。受英國研究與創新部門(UKRI)總投資1.7億英鎊的量子技術商業化挑戰項目資助，該未來量子數據中心項目將于2022年初啟動，旨在設計、開發和演示一種解決方案，將量子計算機集成到經典數據中心，并在數據中心環境中提供對量子計算機的大規模遠程量子安全訪問。該項目有望打破以往量子計算機與量子通信系統孤立運行的局面，演示未來業界應用。（來源：布里斯托大學網站）
原文鏈接：
https://www.bristol.ac.uk/news/2021/november/smart-internet-lab.html
【IQT報告：量子密鑰分發市場將在2027年達到14億美元】
12月，據Inside Quantum Technology新發布的一份報告顯示，量子密鑰分發(QKD)的全球市場規模將在2027年接近14億美元，到2030年將達到約34億美元。該報告包含各主要應用領域QKD市場的十年預測，包括政府、金融、電信等。并列舉了相關重要QKD供應商的戰略概況。值得一提的是，本次報告還介紹了包含中國國家QKD網絡在內的國際主要QKD網絡情況。
該報告還輸出了以下觀點：QKD芯片的即將實現將大幅拓展QKD的潛在市場；QKD相關的標準化工作正在取得成果，新的QKD應用和測試平臺正在出現；QKD的目標市場將隨著價格下降而擴大。（來源：IQT網站）
原文鏈接：
【弗勞恩霍夫協會和QuTech聯合支持量子互聯網研究】
12月14日，德國弗勞恩霍夫協會和荷蘭研究中心QuTech簽署了一份密切合作的諒解備忘錄。在長期戰略合作中，雙方將在量子互聯網的開發和知識轉化方面進行結構性合作。雙方旨在發起和促進更廣泛的科學合作，推出新的原型機和試驗臺，在面向應用的研究中更好地聯合使用專門知識，并完成產業轉化。（來源：弗勞恩霍夫網站）
原文鏈接：
【發揮各自軟硬件優勢，兩大國際量子計算企業合并成立新公司】
11月30日，量子軟件開發公司——劍橋量子公司(CQ)和量子硬件開發公司——霍尼韋爾量子解決方案公司(HQS)宣布已完成企業合并，成立名為Quantinuum的新公司。Quantinuum旨在以與平臺無關的方式加速量子計算發展和量子技術創新，為經典計算機無法解決的一些最棘手問題提供量子解決方案?；裟犴f爾目前是Quantinuum的最大股東，持有約54%的股權，并已向新公司投資3億美元確保其初期發展。（來源：Quantinuum網站)
原文鏈接：
https://www.quantinuum.com/pressrelease/introducing-quantinuum
四、科技前沿
——國 內——
【通信光子-多模固態量子存儲糾纏多體糾纏態的自測試方法】
中國科學技術大學、美國馬里蘭大學的研究人員提出并首次演示了多體糾纏態的自測試方案。量子態自測試是設備無關、只需校驗輸入-輸出的測試方法，相對于tomography、witness類型的方案更可靠有效，但目前僅實現兩體糾纏態的測試。新的方案基于穩定子構造了新的Bell不等式，并在GHZ、線性簇態兩種四粒子糾纏態上完成了噪聲條件下的實驗驗證。成果12月3日發表于《Physical Review Letters》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/physrevlett.127.230503
【廣播式的CV-QKD下行接入網】
北京郵電大學、北京大學和西南通信所的研究人員提出了一對多廣播情況下的CV-QKD漸近安全證明，構造了只需被動分光器件即可一對多連接、可以與ONU接入網體制兼容的QKD下行接入網方案，數值模擬表明該方案可以支持多達64個終端接入。成果12月21日發表于《Physical Review Applied》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/physrevlett.127.230503
【多光子態雙場QKD】
中國科學技術大學、西南通信所和密碼國家重點實驗室的研究人員改進了發送-不發生性雙場QKD方案，證明了干涉多光子態也可用于該方案的密鑰分發，從而提高了方案的成碼率效率。成果12月27日發表于《Physical Review A》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/physreva.104.062441
——國 際——
【基于原子陣列的高效量子互聯節點方案】
美國伊利諾斯大學的研究人員提出了一種連接量子計算處理器原子陣列和通信波段光子的平臺方案。該方案中，光腔中的大規模原子陣列替代單個原子，有效消除雙向通信的負面影響，并且將兩節點之間的糾纏效率提高了兩個數量級。數值模擬表明，該平臺方案可以支持1500km級的中繼糾纏分發，在城域范圍內可以分發超過25對Bell糾纏對。成果12月3日發表于《Physical Review Research》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/physrevresearch.3.043154
【氮化硅室溫單光子源】
美國普渡大學、橡樹嶺國家實驗室等的研究人員實現了一種氮化硅薄膜結構的單光子源，表征單光子屬性的二階關聯因子g?2?(0)在室溫下小于0.2，發光效率大于每秒10?個。該光源可以芯片化，用于構造可擴展的、直接輸出單光子源。成果12月10日發表于《Science Advances》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1126/sciadv.abj0627
【微波量子隱形傳態】
德國WMI研究所、慕尼黑工業大學、東京大學等的研究人員首次實驗演示了的微波量子隱形傳態。該實驗使用雙模擠壓相干態和模擬前饋方案，實現了相干微波傳態距離0.42米，保真度0.689。微波量子隱形傳態可用于量子計算機超導線路的交互，是全量子通信路線的重要組成。成果12月22日發表于《Science Advances》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1126/sciadv.abk0891
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