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2020年3月国内外量子科技进展(总第08期)
发布时间:2020-03-31 17:33:49 点击浏览:

【编者按】

宏伟的大厦总是由许多大大小小的基石和支柱构成。在量子互联的大厦蓝图中,前沿科技仍在不断地打造更好的基石,从理论到实验,从高精装置到集成器件,从密钥分发网到量子计算网……感谢您对科大国盾量子技术股份有限公司和量子信息技术的关注,我们尽力检索了国内外主流网站和期刊,摘录出领域关联度和重要度较高的部分科技产业动态和前沿研究成果,供读者快速了解。

——本期头条——


【中国科大成功实现500公里地基量子密钥分发——创光纤量子保密通信最远距离新世界纪录】

中国科大潘建伟院士团队与济南量子技术研究院团队、清华大学团队等合作,突破远距离独立激光相位干涉技术,分别实现了500公里量级真实环境光纤的双场量子密钥分发(TF-QKD)和相位匹配量子密钥分发(PM-QKD)。相关研究成果分别于近期发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》(并被选为编辑推荐文章)和《自然·光子学》上。

在相关的这两项研究中,潘建伟实验小组分别基于王向斌提出的发送-不发送TF-QKD协议和马雄峰提出的PM-QKD协议,发展时频传输技术和激光注入锁定技术,将两个独立的远程激光器的波长锁定为相同,并利用附加相位参考光来估计光纤的相对相位快速漂移,结合中科院上海微系统所研制的高计数率低噪声单光子探测器,以及国盾量子在PM-QKD实验中设计开发的光学调制与逻辑控制模块等,最终在实验室内将QKD的安全成码距离推至500公里以上。

该研究成果成功创造了地基量子密钥分发最远距离新的世界纪录,在超过500公里的光纤成码率打破了传统无中继QKD所限定的成码率极限,即超过了理想的探测装置(探测器效率为100%)下的无中继QKD成码极限。如果将系统重复频率升级至京沪干线等远距离量子通信网络中采用的1GHz,在300公里处,成码率可达5kbps,这将大量减少骨干光纤量子通信网络中的可信中继数量,大幅提升光纤量子保密通信网络的安全性。(来源:中国科大官网及论文原文)


原文链接:http://news.ustc.edu.cn/2020/0303/c15884a413955/page.htm

论文链接1https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.070501

论文链接2https://www.nature.com/articles/s41566-020-0599-8


一、产业生态


1.科技部:加大量子通信等重大科技项目的实施和支持力度

为充分发挥科技创新对当前复工复产和经济平稳运行的支撑保障作用,321日,科技部制定并印发《关于科技创新支撑复工复产和经济平稳运行的若干措施》,提出要培育壮大新产业新业态新模式,大力推动关键核心技术攻关,加大5G、人工智能、量子通信、脑科学、工业互联网、重大传染病防治、重大新药、高端医疗器械、新能源、新材料等重大科技项目的实施和支持力度,突破关键核心技术,促进科技成果的转化应用和产业化,培育一批创新型企业和高科技产业,增强经济发展新动能。(来源:科技部官网)


原文链接:http://www.most.gov.cn/mostinfo/xinxifenlei/fgzc/gfxwj/gfxwj2020/202003/t20200321_152503.htm


2.山东:加快量子保密通信网络建设,开展量子保密通信应用试点

近日,山东省人民政府办公厅发布《关于山东省数字基础设施建设的指导意见》,其中在“重点任务”内容中提出:“加快推进全省数字基础设施建设,加快量子保密通信网络建设,依托济南、淄博、潍坊和青岛等市,构建横贯东西的量子保密通信“齐鲁干线”,满足与京津冀、长三角及海外重要城市间广域量子保密通信需求。开展量子保密通信应用试点,探索量子通信在政务、电力等行业的前沿应用,培育量子通信技术创新和应用生态,打造国内领先的量子保密通信产业基地”。(来源:山东省政府官网)


原文链接:http://www.shandong.gov.cn/art/2020/3/23/art_107851_106218.html


3.鸿海集团进军量子计算机领域

鸿海集团(富士康母公司)研究院正式启动量子计算机项目,并延揽台湾大学物理特聘教授张庆瑞担任鸿海研究院的量子计算机项目主持人。(来源:北京商报网)


原文链接:http://www.bbtnews.com.cn/2020/0303/339224.shtml


4.剑桥量子计算公司与霍尼韦尔公司持续深入合作

近日,剑桥量子计算公司(CQC)对其量子软件开发平台t|ketTM发布了一个新版本,该版本针对霍尼韦尔公司(Honeywell)的离子阱量子处理器进行了优化。基于双方之前的密切合作,CQC也刚刚获得了Honeywell的风投资金。

此前,CQC还宣布与欧洲核子研究组织(CERN)合作,开展QUATERNION项目。该项目将利用CQC在量子计算和量子熵源方面的技术,提高CERN在粒子物理的大数据集的分析和聚类能力,以及基于蒙特卡罗模拟方法的数据分析能力。(来源:剑桥量子计算公司网站)


原文链接1https://cambridgequantum.com/wp-content/uploads/2020/03/CQC-130320.pdf

原文链接2https://cambridgequantum.com/wp-content/uploads/2020/03/CQC-030320.pdf

原文链接3https://cambridgequantum.com/wp-content/uploads/2020/02/CQC280220.pdf


5.谷歌推出用于机器学习的TensorFlow Quantum开源库

TensorFlow最初是谷歌在2015年推出的运行于经典计算机的机器学习系统。TensorFlow QuantumTFQ)是谷歌发布的一个新的开源版本,且与谷歌的量子计算机编程语言Cirq进行了集成。TFQ用于在量子-经典计算机的混合配置下快速原型化量子机器学习模型。另外,谷歌本次还发布了两个高性能的开源模拟器。(来源:QCR网站)


原文链接:https://quantumcomputingreport.com/news/google-releases-tensorflow-quantum-for-machine-learning-and-qsim-and-qsimh-high-performance-simulators/


二、国际视界


1.美国加州理工学院联合NASA喷气推进实验室开发高保真量子通信系统

美国加州理工学院和美国航空航天局(NASA)喷气推进实验室(JPL)联合开发了一种基于光纤和自由空间量子信道,具有实用性、高速率的高保真量子通信系统,预计2020-2021年进行部署、调试和演示。(来源:美国太空日报网站)


原文链接:https://www.spacedaily.com/reports/Caltech_and_JPL_launch_hybrid_high_rate_quantum_communication_systems_999.html


2.IBM在欧洲建首台量子计算机

IBM在德国将建造欧洲首台量子计算机,使研究人员能在没有违反欧盟对数据安全主导问题的立场上,利用该技术。预计,这台量子计算机将于2021年初在斯图加特附近投入使用。(来源:量子客官网)


原文链接:https://www.qtumist.com/post/10659


3.加州大学河滨分校将使用3D打印技术制造微结构离子阱

加州大学河滨分校(UCR)近日获得了加州大学多校区国家实验室合作研究与培训奖,奖金375万美元,这将使该校能够专注于实现可扩展量子计算。UCR将与加州大学伯克利分校(UC Berkeley)、加州大学洛杉矶分校(UCLA)和加州大学圣巴巴拉分校(UC Santa Barbara)合作一个为期3年的项目,目标是建立一个可以真正扩展到多量子比特的新型量子计算平台。他们计划利用3D打印技术制造微结构离子阱,并预计此种离子阱在离子的存储时间以及维持和操纵量子信息的能力方面将优于迄今使用的离子阱。(来源:加州大学河滨分校网站)


原文链接:https://news.ucr.edu/articles/2020/03/05/quantum-leap-quantum-computing


3.美国国家科学基金会征集量子计算相关的研究概念大纲

美国国家科学基金会(NFS)征集量子计算相关的研究概念大纲(RCO),涉及量子多体系统的量子计算模拟算法(QSA),应用于计算机科学、数学和统计学的量子信息算法(QIA),以及探索量子计算潜在的变革性新范式的量子计算视界(QCH)三个方面。提交RCO的截止日期为2020415日。经过评选获初步认可的RCO将受邀提交进一步的研究提案,最终评选出的研究提案将获得跨学科科学与工程研究(RAISE)资助或探索性研究早期概念(EAGER)资助。其中,RAISE可提供最高1百万美元的资助,资助期限为5年;EAGER可提供最高30万美元的资助,资助期限为2年。(来源:美国国家科学基金会网站)


原文链接:https://www.nsf.gov/pubs/2020/nsf20056/nsf20056.jsp?WT.mc_id=USNSF_25&WT.mc_ev=click


三、科技前沿


1.芯片化测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD

英国布里斯托尔大学基于可量产、一体集成的量子密钥发送终端,实现了200km的测量设备无关量子密钥分发,并展示了一种低成本接入的网络拓扑。该成果319日发表在《Optica》期刊上。


原文链接:https://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?uri=optica-7-3-238


2.高成功率、高置信度的异地量子纠缠制备

英国牛津大学基于纠缠光子对分发和离子-光子纠缠作用,实现两个锶离子的纠缠,成功率与置信度达到2.18×10494%,接近本地制备能力。关键技术包括通过高速数字快门镜头将自发光子导入光纤并在分束器上干涉,高效的光子收集和离子-光子纠缠作用结构。该成果316日发表在《Physics Review Letters》期刊。


原文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.110501


3.光子与多模量子存储高维纠缠

清华大学段路明教授团队实现了光子与集体自旋波激发(存储在基于原子的多模量子存储中)的纠缠,提供了一种制备飞行光子与量子存储间高维纠缠的有效方法。该成果310日发表在《Physics Review A》期刊上。


原文链接:https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.101.032312


4.纯电学手段实现单原子核的相干控制

澳大利亚新南威尔士大学首次在硅晶格中对高自旋单原子核实现了纯电学手段相干调控。基于核电四极矩相互作用控制自旋,并且基于晶格张力来定点控制,退相干时间达到0.1秒,比基于耦合电子的电学操控方案提高数个量级。该成果311日发表在《Nature》期刊。


原文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2057-7#Abs1


5.相距一公里的高维量子纠缠分发

中国科大郭光灿院士团队李传锋、黄运锋研究组与暨南大学李朝晖教授、中山大学余思远教授等合作,首次实现公里级三维轨道角动量的纠缠分发,纠缠置信度为71%。该研究成果于2020312日发表在《Optica》期刊上。


原文链接:http://news.ustc.edu.cn/2020/0314/c15884a414606/page.htm

论文链接:https://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?uri=optica-7-3-232


6.2019年度中国科学十大进展揭晓,量子研究占据两席

科技部高技术研究发展中心(基础研究管理中心)发布2019年度中国科学十大进展,中国科大实现对引力诱导量子退相干模型的卫星检验首次观测到三维量子霍尔效应两项成果同时入选。前者是国际上首次利用量子卫星在地球引力场中对尝试融合量子力学与广义相对论的理论进行实验检验,将极大地推动相关物理学基础理论和实验研究。后者提供了三维量子霍尔效应的实验证据,并提供了一个进一步探索三维电子体系中奇异量子相及其相变的很有前景的平台。(来源:中国科技网)


原文链接:http://www.stdaily.com/02/beijing/2020-02/28/content_889950.shtml


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