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2020年4月国内外量子科技进展(总第09期)
发布时间:2020-04-30 17:57:40 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。


一、本期头条


【量子计算重要进展,首次实现硅基“高温”量子计算单元】

荷兰Delft大学、新南威尔士大学的团队分别在硅量子点中演示了1K-272℃)以上温度的双量子比特通用逻辑门操纵。通常固态量子计算要在100mK以下的低温中才能工作,制冷要求非常苛刻,也限制了量子计算的实用化。他们发展了一些新型操控技术,例如使用电子自旋共振来操控单个量子比特、利用泡利自旋阻塞来读取状态、利用自旋交换相互作用来实现相干双量子比特的受控旋转等。这项硅基高温通用逻辑门操纵成果有望支撑在一个芯片上同时承载量子比特核心元件与控制电路,为实用量子信息处理提供了一种可扩展的手段。两个团队的成果发表在同期《自然》上。(来源:《自然》)

运行温度提至1开尔文以上被认为是该领域一个重要里程碑,对于将现有原型扩展至更大更强的量子计算机来说,研究结果将能带来极大影响。随着温度提高到1开尔文以上,成本将大幅下降,效率将显著提升。此外,硅基平台也是很有诱惑力的选择,因为这将有利于集成利用现有硅基硬件的经典系统。两项研究都把限制在硅中的电子自旋作为量子比特,并与周围能在超过1开尔文温度下正常运作的材料很好地隔离开来。在这个温度下,可以引入定域电子来操控量子比特,研究人员认为,这是将这类量子处理器扩展至百万量子比特的先决条件。(来源:《科技日报》)

原文链接:

http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-04/16/content_443342.htm

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2171-6

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2170-7


二、政策和战略


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【长三角一体化发展合肥推进方案:共建长三角城市群量子保密通信干线网】

42日,合肥市政府对外发布《推动长三角地区更高质量一体化发展重点工作推进方案》,其中提及将依托正在申报的量子信息国家实验室,结合国家广域量子保密通信骨干网络建设一期工程,共同建设覆盖华东地区的长三角城市群广域量子保密通信干线网。开展量子通信应用,围绕保障长三角城市群的金融、政务、电力等网络信息的安全传输,组织开展基于环网的安全保密通信服务,编制量子通信技术在金融、政务等领域的跨域应用试点方案,协同开展面向运营的广域量子通信网络技术验证、标准和检测手段的共建共享。(来源:合肥市政务公开网)

原文链接:

http://zwgk.hefei.gov.cn/public/19121/104840225.html


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【欧盟新增4个成员国参与量子通信基础设施计划】

据欧盟官网消息,奥地利、保加利亚、丹麦和罗马尼亚四国于228日加入欧盟量子通信基础设施计划(QCI),将与其它欧盟成员国在未来10年共同研发和部署欧盟量子通信基础设施。截至目前,除爱沙尼亚、爱尔兰和拉脱维亚外,其余24个欧盟成员国均加入该计划。(来源:科技部官网)

原文链接:

http://www.most.gov.cn/gnwkjdt/202004/t20200401_152765.htm


NASA考虑发量子通信卫星连接欧美,先用空间站练手】

澎湃新闻援引科技媒体《连线》(WIRED)报道,今年年初,包括MIT林肯实验室光通信技术小组负责人斯科特·汉密尔顿(Scott Hamilton)、NASA量子科学与技术小组负责人纳泽尔·巴格特(Nasser Barghouty)在内的量子物理学家们齐聚加州大学伯克利分校,共商NASA量子通信的未来。主要议题之一是:是先在空间站上演示,还是直接上量子通信卫星。

NASA建造量子卫星链路的计划代号为马可尼2.0”,致敬第一个实现远距离无线电传输的意大利发明家伽利尔摩·马可尼(Guglielmo Marconi)。其大致思路是在2020年代中后期建立欧洲和北美之间的天基量子链路,但具体细节仍在讨论中,预计NASA会在一两年内公布量子通信计划的最终路线图。(来源:澎湃新闻、《连线》(WIRED))

原文链接:

https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_7184492

https://www.wired.com/story/nasas-plan-to-turn-the-iss-into-a-quantum-laser-lab/


【美国能源部计划资助1200万美元用于量子信息科学研究】

近日,美国能源部(DOE)宣布将在3年内计划提供高达1200万美元(约合8500RMB),用于资助量子信息科学(QIS)对聚变能源科学(FES)产生变革性影响以及FES能够推动QIS发展的相关研究。研究主要聚焦在量子算法、量子模拟、量子传感、量子材料、量子比特控制和量子通信等方面。 (来源:美国能源部科学办公室官网)

原文链接:

https://science.osti.gov/-/media/grants/pdf/foas/2020/SC-FOA-0002225.pdf


Qunnect公司获美国能源部150万美元资助,用于开发量子存储相关产品】

近日,Qunnect公司(衍生于美国石溪大学)获得了美国能源部提供的第二期小企业创新研究奖(SBIR150万美元(约合1100RMB)。该公司正在开发一套能实现超安全的远距离量子通信的在室温下工作的装置。其开发的首个产品为量子存储装置,可以按照需要对量子状态进行存储、相干操控、时间同步和恢复。以量子存储装置为基础,该公司还计划建造量子中继器,以实现基于纠缠的量子通信。这150万美元的资助将用于支持Qunnect公司开发在标准电信光纤基础设施上集成和使用这些装置的功能。Qunnect的相关产品将在连接布鲁克海文国家实验室和纽约市的光纤网络上进行现场测试。(来源:PR Newswire网站)

原文链接:

https://www.prnewswire.com/news-releases/qunnect-inc-receives-1-5m-phase-ii-sbir-award-from-the-department-of-energy-301039772.html


【加拿大和英国联合资助约3800万元用于量子技术研究】

近日,加拿大自然科学与工程研究理事会(NSERC)与英国Innovate UK(英国政府资助的非部门性公共机构UKRI的一部分)联合征集量子技术研究计划,研究范围涉及量子保密通信、量子计算和模拟、量子传感和成像三个领域,由加拿大和英国分别提供400万加元和200万英镑(总计约合3800RMB)的资助,项目研究周期为13年。考虑到在全球生态系统中数据的安全交换和保护至关重要,该资助计划旨在通过量子技术的创新,使加拿大和英国能够获得交叉技术,并在全球生态系统中安全运行。相关合作研究也将为量子技术对经济和社会的影响提供可证明的证据。(来源:加拿大自然科学与工程研究理事会官网)

原文链接:

https://www.nserc-crsng.gc.ca/Professors-Professeurs/RPP-PP/Canada-UK_eng.asp


三、产业进展


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【三星将推量子加密手机】

据韩国媒体Etnews报道,三星将联手本土运营商SK电讯在五月推出量子加密智能手机“ GALAXY Quantum”。其最大的特色是在三星A71 5G的基础上安装SK电讯开发的量子随机数生成芯片(QRNG),以确保对用户敏感信息的加密,并防止黑客的攻击。(来源:腾讯科技等)

原文链接:

https://tech.qq.com/a/20200423/006169.htm


【量子自然语言处理实验获成功,为实现量子优势开辟新途径】

近日,剑桥量子计算公司(CQC)宣布成功实现世界首个量子自然语言处理实验。他们利用自然语言的本征量子结构,将带语法的语句转译成量子线路,在量子计算机上实现所得程序,并实际执行问答。这不但为量子计算开辟了一个全新的应用领域,也为实现量子优势开辟了一条新途径。(来源:CQC官网)

原文链接:

https://cambridgequantum.com/wp-content/uploads/2020/04/CQC-070420.pdf


四、科技前沿


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【硅光芯片实现3维量子纠缠制备操控】

南京大学团队在单片硅光芯片上实现了3维量子态(qutrit)纠缠的制备、调控和分析,路径纠缠置信度达到95.5%。该芯片利用了干涉共振增强光子对源、光谱解复用器和高维可重构电路。利用该成果也进行了一些应用尝试,包括检验量子非局域性和互文性、图检索(P完备复杂性问题)量子模拟、高精度光学相位测量等。该成果326日发表在《npj Quantum Information》期刊上。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41534-020-0260-x


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QKD装置简化:基于量子信号自身完成时钟同步和信道扰动补偿】

意大利Padova大学团队提出了一种量子信号编码技术,使偏振编码量子密钥分发系统只依靠量子信号自身和后处理就可以完成时钟同步、扰动检测,而不需要额外的光学措施(如同步光)和检测环节(如纠偏阶段)。基于该方案,在40dB衰减的信道条件的QKD实验中,实现了误码率长时间控制在0.5%以内。该成果42日发表在《Optica》期刊上。

论文链接:

https://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?uri=optica-7-4-284ca-7-4-284


【太赫兹量子保密通信】

约克大学、MIT、新南威尔士大学(澳大利亚国防学院)等团队的联合研究显示,利用太赫兹(电磁波)频段,在220米以内实现高速量子保密通信是可行的,文章也给出了一种实现太赫兹量子保密通信的硬件及架构方案。该成果发表在《IEEE Journal on Selected Areas in Communications》期刊上。

论文链接:

https://ieeexplore.ieee.org/document/8976167


【首款覆盖全无线电频谱量子传感器面世】

据物理学家组织网报道,美国陆军研究人员称,他们研制出了一款新型量子传感器,可以帮助士兵探测整个无线电频谱——从0100 GHz的通信信号。(来源:科技日报)

原文链接:

http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-03/23/content_442042.htm?div=-1

论文链接:

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6455/ab6051


【俄物理学家发现了一种新的量子态】

俄罗斯科学家发现了一种可以描述两个相关联的光子的新量子态,在这种状态下,两个光子从整体上表现出类似于带电粒子相互排斥的现象。他们使用了一连串电容器,将连接电容器的导线印刷在特殊的电路板上,并重建了描述类似光子行为的方程式组。科学家们利用该仪器证明了他们的理论假设是正确的,并预测了具有类似特性的光粒子若干关键特性。(来源:科技部官网)

原文链接:

http://www.most.gov.cn/gnwkjdt/202004/t20200416_153188.htm

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-020-14994-7


【马约拉纳费米子首次在黄金上现形,有望促进实用量子计算机的研发】

据美国麻省理工学院(MIT)网站近日报道,美中科学家携手在《美国国家科学院院刊》上撰文指出,他们首次在金属金表面观测到马约拉纳费米子出现的证据,这是科学家首次在一个可扩展平台上观测到这一粒子,他们计划接下来将这一粒子变成稳定且高容错的量子比特,以促进量子计算机的研发。(来源:中国科技网)

原文链接:

http://www.stdaily.com/02/beijing/2020-04/16/content_922332.shtml

论文链接:

https://www.pnas.org/content/117/16/8775


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