2022年3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
【量子安全技術首次應用于冬殘奧會】
北京冬殘奧會期間，由國盾量子提供的量子安全技術，保障了冬殘奧會對講調度工作的通信安全。通過將量子加密、專網通信、公網對講等技術融合，中國電信打造了“翼安巡防量子加密平臺”，全力支撐重保單位，順利完成通信指揮、巡防視頻、GIS調度、告警應急等通信保障工作。這是量子安全技術歷史上首次應用于冬奧會（奧運會）場景。（來源：科學網）
原文鏈接：
https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/3/475382.shtm?bsh_bid=5677567274
二、政策和戰略
——國 內——
【兩會聲音·2022，完善量子科技全鏈條創新體系】
全國兩會期間，量子科技受到代表委員們的關注。包括遼寧省委書記張國清、北京市人大常委會副主任閆傲霜、中國移動副總經理趙大春、中國科學技術大學常務副校長潘建偉、臺盟深圳市委會主委林娜等，提議內容從超前布局量子科技未來產業到前瞻部署量子安全發展規劃，從針對量子通信等場景融合需要強化標準供給、鼓勵民營經濟布局量子科技等前沿領域到進一步完善量子科技全鏈條創新體系，涉及量子科技多方面的發展。（來源：人民日報、央視網、人民郵電報、深圳特區報、中國高新技術產業導報）
原文鏈接：
http://ln.people.com.cn/n2/2022/0305/c378322-35160743.html
http://paper.cnii.com.cn/article/rmydb_16102_308428.html
http://sztqb.sznews.com/PC/content/202203/10/content_1174246.html
http://paper.chinahightech.com/pc/content/202203/07/content_46292.html
【安徽省發布《“十四五”開發區高質量發展規劃》，加快培育科大國盾等龍頭企業】
3月22日，安徽省發改委印發《安徽省“十四五”開發區高質量發展規劃》，提出大力發展量子科技未來產業。在“新一代信息技術產業集群”的打造上，提出“合肥、蕪湖等市開發區：發揮量子計算、量子通信、量子精密測量先發優勢，加速搶占量子科技國際制高點和產業發展先機。全力推進國家實驗室建設，加快培育壯大科大國盾、國儀量子、本源量子等省內龍頭企業，建設‘量子中心’，推進示范應用，打造量子信息產業發展集聚區”。（來源：安徽省發改委網站）
原文鏈接：
http://fzggw.ah.gov.cn/public/7011/146534781.html
【浙江：加快布局量子信息等未來產業先導區】
3月29日消息，為全面貫徹落實國家、浙江省委省政府推進數字經濟發展的決策部署，加快推進數字經濟發展，打造全球數字變革高地，浙江省數字經濟發展領導小組辦公室印發《浙江省高質量推進數字經濟發展2022年工作要點》，指出要加快布局一批包括量子信息在內的未來產業先導區。（來源：浙江省數字經濟發展官微）
原文鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/JZYKhUtGZv3Bj6IKCjVYew
【河南將在制造業領域投入超萬億，圍繞量子信息等構建制造業產業新體系】
3月8日消息，“十四五”期間，河南省將對項目投資額5億元以上和符合產業發展方向的574個制造業重大項目，投資10057.1億元。據河南省新聞辦發布會透露，河南省未來將重點圍繞8個傳統產業、7個新興產業和包含量子信息在內的6個未來產業，構建制造業的產業新體系。包括到2025年，初步建成量子信息等國家級先進制造業集群。（來源：中國新聞網、河南省人民政府網）
原文鏈接：
http://www.chinanews.com.cn/cj/2022/03-08/9696171.shtml
https://www.henan.gov.cn/2022/03-08/2410306.html
【臺媒：臺斥巨資發展量子科技】
3月16日，據臺灣“中央社”報道，臺當局的“量子團隊”成立，兩大目標是建構臺灣地區自制的量子計算機與建構量子通信網絡系統，并希望運用臺灣地區現有產業優勢，培養未來量子世代產業鏈。臺灣17個研究團隊參與其中，未來5年將投入新臺幣80億元。（來源：參考消息網）
原文鏈接：
https://www.cankaoxiaoxi.com/tw/20220317/2472779.shtml
——國 際——
【日本將對量子加密通信進行廣域驗證】
3月21日消息，日本總務省為了實現新一代加密技術“量子加密通信”的實用化，計劃在2022年度通過廣域網連接多個網點，開始試運行。日本政府將采取政企合作方式開展業務，并承擔設備等的先行投資，以加快實用化。據了解，日本總務省正與金融、通信企業等協調，共同實施試驗。其下轄的國家信息和通信技術研究所（NICT）將在東京都內新設立4～5個量子加密通信的試驗網點。（來源：日經中文網）
報告鏈接：
https://cn.nikkei.com/industry/scienceatechnology/47992-2022-03-21-11-06-15.html
【加拿大政府宣布支持國家量子戰略新投資1.379億加元】
3月15日消息，加拿大創新、科學和工業部長宣布通過加拿大自然科學和工程研究委員會（NSERC）的合作研究和培訓經驗（CREATE）撥款及聯盟撥款，形成共計1.379億加元投資金。這些撥款是推進國家量子戰略的重要一步，將加強加拿大在量子科學方面的研究優勢，同時也有助于開發人才管道，支持強大量子社區的發展。（來源：NSERC網站）
原文鏈接：
https://www.nserc-crsng.gc.ca/Media-Media/NewsDetail-DetailNouvelles_eng.asp?ID=1307
【德國撥款約1.5億歐元用于建造量子計算機】
3月9日消息，德國聯邦教育和研究部宣布為3個量子計算項目資助約1.5億歐元。3個項目分別為：1.于里希研究中心領導的QSolid項目，五年合計撥款7630萬歐元，用于開發下一代超導量子處理器；2.量子初創公司Q.ANT領導的PhoQuant項目，五年合計撥款5000萬歐元，用于為光量子計算機芯片和其他量子計算機組件建立演示和測試設施；3.弗勞恩霍夫應用固體物理研究所領導的Spinning項目，三年合計撥款1610萬歐元，用于開發基于金剛石自旋量子比特的緊湊型可擴展量子處理器。（來源：QSolid、Q.ANT、弗勞恩霍夫研究所官網）
原文鏈接：
【美國發布量子傳感技術應用戰略計劃】
3月24日，美國國家科學技術委員會量子信息科學小組委員會（SCQIS）發布《將量子傳感器付諸實踐》的戰略計劃。為應對量子傳感技術廣泛的應用空間和不同的最終用戶需求，計劃指出需要一項長期戰略以協調政府機構的優先事項并團結私人利益相關者。為此，計劃提出“各機構應簡化技術轉讓和獲取做法，以鼓勵開發和盡早采用量子傳感器技術”等4項建議。（來源：美國國家量子計劃官網）
原文鏈接：
https://www.quantum.gov/scqis-releases-strategic-plan-for-bringing-quantum-sensors-to-fruition/
【英國春季聲明宣布支持人工智能、量子計算和機器人技術】
3月23日，英國政府發布《2022年春季聲明》，宣布擴大合規支出，這項改革將支持英國具有比較優勢的新興行業，如人工智能、量子計算和機器人技術，同時也支持制造業和設計等強大行業。如有需要，立法將在草案中公布，然后納入未來的財政法案，以便這些措施于2023年4月生效。（來源：英國政府網站）
原文鏈接：
【荷蘭量子應用實驗室正式啟動】
3月23日，荷蘭量子應用實驗室(QAL)正式啟動。QAL是一個新成立的公私研發合作伙伴關系，在其領先的平臺上提供一支由科學家、研究人員、工程師、應用程序開發人員以及軟件和硬件專家組成的獨特團隊，以探索量子計算的優勢并將其推向市場。
QAL最初將專注于優化，模擬和機器學習應用程序。因此，它與量子Delta NL基金會(QDNL)的路線圖完全一致。QAL將評估和支持其合作伙伴邁向“量子價值”和“量子優勢”，并幫助他們制定研發戰略并做出投資決策。（來源：荷蘭國家數學和計算機科學研究所網站）
原文鏈接：
https://www.cwi.nl/news/2022/quantum-application-lab-opened
【印度-芬蘭成立量子計算虛擬網絡中心】
3月9日消息，印度國務部長吉坦德拉·辛格表示，印度和芬蘭已經制定了建立印度-芬蘭量子計算虛擬網絡中心的詳細計劃；并表示印度已經確定了三個主要機構，即IIT Madras、IISER Pune和C-DAC Pune，將與芬蘭對應機構合作建立該虛擬網絡中心。（來源：The Economic Times網站）
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三、產業進展
——國 內——
【達摩院量子芯片兩比特門操控精度達到99.72%，為全球同類比特最高水平】
3月24日消息，阿里巴巴達摩院宣布量子實驗室成功設計制造出兩比特fluxonium量子芯片，實現了單比特操控精度99.97%，兩比特iSWAP門操控精度最高達99.72%，在此類比特達全球最佳水平，是fluxonium優勢從理論到實踐的重要一步。
fluxonium是一種新型超導量子比特，與傳統transmon相比，更能抵御外界電荷噪音的干擾，并且更接近于理想的2能級系統。理論上，fluxonium可以具備更高操控精度。不過在實踐層面，fluxonium的高操控精度比transmon更難實現。（來源：阿里云微信公眾號）
原文鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/BIXYkez8YL77DcrXoHa5bQ
【冷原子量子公司中科酷原獲數千萬元融資】
3月1日消息，冷原子量子精密測量和量子計算技術研發商中科酷原科技（武漢）有限公司完成數千萬元A輪融資，獨家投資方為中科創星。本輪融資主要用于量子精密測量儀器和原子量子計算的研發和產業化，進一步強化公司人才儲備，提升公司核心競爭力，將系列化的量子精密測量儀器和量子計算產品在科研、教學和科普等領域進行推廣和應用。中科酷原成立于2020年，核心團隊源自中國科學院精密測量創新與技術研究院。（來源：中科酷原網站）
原文鏈接：
https://www.cascoldatom.com/sys-nd/14.html?fromColId=105
——國 際——
【國際空間站將進行量子通信技術演示】
3月7日消息，美國宇航局(NASA)噴氣推進實驗室(JPL)表示，今年晚些時候在國際空間站進行的一項小型實驗可能為未來的全球量子網絡奠定基礎。這項名為空間糾纏和退火量子實驗(SEAQUE)的技術演示將在惡劣的太空環境中測試前述兩種通信技術，這些技術可以使軌道節點安全地連接遠距離的量子發射器和接收器。（來源：JPL官網）
原文鏈接：
https://www.jpl.nasa.gov/news/space-station-to-host-self-healing-quantum-communications-tech-demo
【KT與東芝數字解決方案合作，對混合量子密碼通信進行質量評估】
3月28日消息，韓國主要通信運營商韓國電信（KT）將與日本合作，在首爾和釜山之間的遠程測試網絡上，使用東芝數字解決方案公司（Toshiba Digital Solutions）的設備和技術實現混合量子密碼通信并進行質量評估，這將是世界上首次在長距離區段實現混合量子密碼通信。據悉，KT和東芝數字解決方案將從2022年第二季度開始運營開放式QKDaaS（QKD即服務）測試平臺，為期兩年，以擴大其量子產業生態系統。（來源：Aju Business Daily網站）
原文鏈接：
https://www.ajudaily.com/view/20220328105424271
【希臘公共機構首次演示量子密鑰分發技術】
3月14日消息，安全解決方案供應商Space Hellas公司與雅典大學的光通信和光子技術實驗室合作，為希臘的一個公共機構實施并演示了量子密鑰分發(QKD)技術的首次試點應用。該演示是在歐洲研究項目Open QKD的背景下進行的。正如希臘積極參與歐洲量子通信基礎設施(Euro QCI)計劃所表明的一樣，此次行動完全符合該國在量子通信領域的國家戰略。（來源：Space Hellas公司）
原文鏈接：
https://www.space.gr/en/news/quantum-key-distribution
【弗勞恩霍夫激光研究所（Fraunhofer ILT）與量子合作伙伴發起戰略聯盟】
3月7日消息，德國北萊茵-威斯特法倫州政府的領先大學和研究機構發出了“能力網絡EIN Quantum NRW”的啟動信號。在此次合作的準備階段，弗勞恩霍夫激光研究所（Fraunhofer ILT）和量子計算公司QuTech開發了一種具有低噪聲的量子頻率轉換器(QFC)，可以顯著提高量子信息傳輸信噪比，這項創新工作能夠通過電信服務提供商已經安裝的光纖線路有效地傳輸量子信息。以此為基礎，Fraunhofer ILT計劃在由QuTech協調的跨國量子網絡中建立第一個德國量子節點。（來源：Fraunhofer ILT網站）
原文鏈接：
https://www.ilt.fraunhofer.de/en/press/exclusive/photonic-quantum-technologies-rhenish-region.html
【量子計算公司Rigetti上市；D-Wave提交上市注冊聲明；Sandbox脫離谷歌母公司，聚焦AI+量子】
3月2日，Rigetti的股票正式在納斯達克資本市場交易，股票代碼為“RGTI”。Rigetti是通過與特殊目的收購公司Supernova合并上市的，這筆交易為其帶來了2.6億美元的收益，主要用于加速其多代量子處理器的開發。
3月16日，紐交所上市的特殊目的收購公司DPCM Capital宣布就其與D-Wave的擬議企業合并提交注冊聲明。合并預計將于2022年第二季度完成。完成后，D-Wave Quantum(兩者新成立的母公司)普通股將在紐約證券交易所以“QBTS”的股票代碼進行交易。
3月22日，SaaS（軟件即服務）公司Sandbox AQ脫離谷歌母公司Alphabet，正式成立，將為客戶提供利用量子技術和人工智能的解決方案。Sandbox AQ正在為電信、金融服務、醫療保健、政府、計算機安全和其他計算密集型行業開發商業產品。（來源：Rigetti、DPCM網站、美通社）
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【英國航母將在軍演中首次使用量子技術】
3月11日消息，英國皇家海軍(Royal Navy)宣布，威爾士親王號航空母艦將首次在北極地區的軍事演習中使用量子技術——一種高度精確的原子鐘。據稱，這臺設備提供了高度精確的時間信號，如果GPS等全球衛星導航系統的信號出現故障，它也能支持艦船的復雜作戰系統進行同步。這是該技術首次在水面艦艇上使用，希望以此減少對GPS的依賴。（來源：Royal Navy網站）
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【美國將量子計算與核聚變結合，提升聚變能源潛力】
3月28日消息，美國聚變能源防御系統公司Kronos通過將量子計算和聚變能整合到一個強大的項目中，利用量子設備、神經網絡和機器學習的能力來處理大量數據，開發的強大模擬能夠使建造聚變托卡馬克的效率比現有反應堆高4000%，將使美國在聚變能源發電方面能力獲得大幅提升。（來源：NEWSWIRE網站）
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四、科技前沿
——國 內——
【基于QKD的10Gbps物理層加密傳輸】
中電科34所、南寧理工大學的研究人員采用獨特的物理層/光信號調制方法和對稱加密編碼（強度調制Y-00密碼），將QKD方案和20波DWDM傳輸結合實現了100公里光纖10Gb帶寬的物理層加密傳輸。該成果3月15日發表于《Optics Communications》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.optcom.2021.127603
【隨機后選擇方法降低DI-QKD實現難度】
中國科學技術大學的研究人員提出一種隨機后選擇方案，使設備無關QKD（DI-QKD）對探測效率的要求降低到68.5%。DI-QKD通常要求極高的探測效率，否則無探測結果將會引入大量無效數據且造成高誤碼率。隨機后選擇方案只從特定子空間中提取有效結果，且由于針對完整數據進行熵評估而不會影響安全性。該成果3月18日發表于《Physical Review Letters》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.110506
【提高量子信號在散射信道的傳輸效率】
中國科學技術大學的研究人員基于波前整形技術克服高損耗散射信道（例如云、霧、霾等自由空間）對光信號的影響，使傳輸效率在典型條件下提高了約250倍，并在原本無法工作的信道上完成了偏振編碼QKD實驗。該成果3月16日發表于《Physical Review Applied》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.17.034045
【可信的遠程量子感知】
中國科學技術大學的研究人員提出了一種可信的遠程量子感知方案。遠程傳感會由于傳感信號的測量缺陷或攻擊者偽造信號等原因而破壞，基于糾纏態制備傳感信號可以克服這些問題。研究人員在磁場探測場景中進行了該方案的試驗，結果表明即便糾纏態有一定的噪聲也依然可用。該成果3月25日發表于《Physical Review A》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.105.032615
——國 際——
【時間位qubit量子存儲】
瑞士日內瓦大學、法國蔚藍海岸大學的研究人員在稀土晶體中實現20ms時長的時間位qubit量子存儲。稀土晶體量子存儲是近期非常熱門的方案，基于原子頻率梳方案可以實現多模量子存儲（西班牙光學所、中科大等單位的百qubit、數十ms量子存儲成果可見2021年6月動態）。研究人員在摻銪釔硅酸晶體中也實現了基于自旋波的6個時間模量子存儲，基于兩個時間位qubit的存儲進行相干性保持驗證，經20ms存儲后讀出保真度達85%。該成果3月15日發表于《npj Quantum Information》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41534-022-00541-3
【超大型高速量子網絡架構分析方法】
英國約克大學的研究人員提出了一種超大型（全球）量子網絡架構的分析方法。該方法基于（圖論的）弱規整性網絡架構模型，可表征實際網絡的連接性、空間拓撲等關鍵條件，并且在超大規模條件下分析最優架構。研究人員據此也分析了在全球通信場景中衛星鏈路優于光纖鏈路的條件。該成果3月25日發表于《PRX Quantum》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010349
【基于QKD網絡的隱匿通信】
澳大利亞悉尼大學、英國Sheffield大學、Bristol大學、斯洛伐克科學院、意大利Bari大學、奧地利維也納量子科技中心、西班牙ICFO、克羅地亞Ru?er Bo?kovi?研究所、中國國防科技大學的聯合研究團隊實驗演示了城域網范圍的多種匿名通信方案。該實驗的關鍵是使用8節點之間的偏振糾纏態進行多方密碼協議，典型協議能夠保障n用戶網絡在共謀用戶不超過n-2個時具有廣播匿名性。該成果3月7日發表于《npj Quantum Information》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41534-022-00535-1
【基于QKD的實用化量子貨幣】
英國Cambridge大學、Bristol大學和加拿大Perimeter理論物理所的研究人員基于現有的QKD技術設計完成了安全量子貨幣實驗。量子貨幣具有理論上不可偽造、即時驗證和用戶保密的安全特性，但是最初的量子貨幣方案由于需要量子存儲而難以實現，而近兩年提出的一類稱為“S-money”的貨幣方案可以僅使用量子密碼學實現而無需使用量子存儲。研究人員在該方案和QKD的基礎上進行設計，演示了具有實用性的實現方案。該成果3月11日發表于《npj Quantum Information》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41534-022-00524-4
【針對非理想探測器的CV-QKD安全證明】
意大利Bari理工大學和新加坡國立大學的研究人員針對連續變量QKD（CV-QKD），完善了平衡探測系統的實際安全模型。CV-QKD系統的安全分析通常假設探測系統的測量能力是連續且沒有范圍限制的，實際系統與這個假設模型的偏差會引入錯誤并影響組合安全性。研究人員在有限碼長條件下定量評估了其影響，并給出了離散調制CV-QKD的組合安全性安全證明。該成果3月14日發表于《PRX Quantum》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010341
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