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2020年5月国内外量子科技进展(总第10期)
发布时间:2020-06-01 11:21:12 点击浏览:

20205月国内外量子科技进展(总第10期)

【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


【中国科大在《现代物理评论》上发表量子密钥分发技术的综述论文】

526日,中国科学技术大学潘建伟及其同事徐飞虎、张强,与清华大学马雄峰、多伦多大学Hoi-Kwong Lo等,应邀在囯际物理学权威综述期刊、美国物理学会的《现代物理评论》(Reviews of Modern Physics)上发表题为基于现实器件的安全量子密钥分发Secure quantum key distribution with realistic devices)的长篇综述论文。

该论文系统阐述了量子密码的原理、理论和实验技术,并指出,经过全球学术界三十余年的共同努力,现实条件下量子密码的安全性已经建立起来,尤其是测量器件无关等量子密钥分发协议的提出,彻底关闭了量子密码在物理实现过程中可能出现的安全性风险,为实现基于现实器件的安全量子密码铺平了道路。此论文为量子密码的广泛应用以及标准化制定奠定了坚实基础。

《现代物理评论》是国际物理学界最权威的综述性期刊,近五年平均影响因子超过40,每年仅发表约四十篇学术论文。此论文是潘建伟团队继2012年在《现代物理评论》发表多光子纠缠和干涉度量学之后的第二篇综述论文,也是我国量子信息科学领域在该期刊发表的第二篇综述论文,标志着我国在量子通信方面继续保持国际领先地位。(来源:中国科大官网)

原文链接:http://news.ustc.edu.cn/2020/0527/c15884a426336/page.htm

论文链接:https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.92.025002


二、政策和战略


——国  内——


【广东省培育发展十大战略性新兴产业集群,区块链与量子信息产业集群在列】

520日,广东省政府发布《广东省人民政府关于培育发展战略性支柱产业集群和战略性新兴产业集群的意见》,提出打造十大战略性支柱产业集群和十大战略性新兴产业集群。其中区块链与量子信息产业集群入选十大战略性新兴产业集群。内容提到,要开展量子计算、量子精密测量与计量、量子网络等新兴技术研发与应用,建立先进科学仪器与卡脖子设备研发平台,打造全国量子信息产业高地。(来源:广东省政府官网)

原文链接:http://www.gd.gov.cn/xxts/content/post_2997774.html


【多款量子加密技术产品入选首个新基建领域技术产品服务目录】

527日,安徽省正式发布首批新型基础设施建设领域技术产品服务目录,首批目录主要包括5G、人工智能、工业互联网、数据中心、超算中心、物联网等领域的新技术、新产品、新服务。国盾量子多款技术产品分别作为5G、数据中心、物联网等项目入选。(来源:安徽省发改委公众号)

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/yuoM-EgAemJg8R9YawVoUg


——国  际——


【欧盟“量子旗舰计划”发布战略研究议程(SRA)报告,瞄准量子互联网】

近日,欧盟“量子旗舰计划”在其官方网站上发布了一份战略研究议程(SRA)报告,表示未来三年将推动建设欧洲范围的量子通信网络,完善和扩展现有数字基础设施,为未来的量子互联网远景奠定基础。报告还发布了短期和中长期愿景:

①短期目标(3年愿景)包括:基于欧洲量子通信基础设施(EuroQCI)端到端安全的考虑,开发用例和商业模型,开发用于城市间和城市内的经济高效且可扩展的设备和系统;开发可信节点网络的功能,提升光纤、自由空间和卫星链路之间的互操作性;利用QKD协议和具有可信节点的网络,开发用于全球安全密钥分发的基于卫星的量子密码;与欧洲电信标准化协会(ETSI)等主要欧洲标准组织合作开展标准制定工作,制定用于QRNGQKD的认证方法;进一步发展QKDQRNG和量子安全认证系统,应表明其为用于关键基础设施、物联网和5G做好了技术准备;实现欧盟国家间可信节点上的端到端安全通信等。

②中长期目标(6-10年愿景)包括:演示一系列物理距离遥远(至少800公里)的量子中继器;演示至少20个量子比特的量子网络节点;演示设备无关的QRNGQKD等。

原文链接:https://qt.eu//app/uploads/2020/04/Strategic_Research-_Agenda_d_FINAL.pdf


【俄罗斯计划投资247亿卢布部署量子网络,制定量子通信发展路线图】

据外媒报道,俄罗斯铁路公司(国家铁路运营商)计划到2024年部署10,000公里的量子网络,计划投资总额为247亿卢布(约合23亿RMB)。俄罗斯圣光机大学(ITMO)获得了3亿卢布(约合2847RMB)的资助,用于为俄罗斯铁路公司设计包括软硬件的量子平台,该平台将构成量子网络的核心。近日,俄罗斯铁路公司还制定了量子通信发展路线图,包括到2024年开发9项优先技术和15项产品,并提出产量和销售额、量子网络长度、技术准备水平、人力资源部署等逾35项关键绩效指标(KPI)。该路线图草案已提交政府批准。目前,俄罗斯铁路公司正与合作伙伴探讨开发一条连接莫斯科和圣彼得堡的总长度超过800公里的量子骨干线路。(来源:Telecompaper官网、塔斯社官网)

原文链接:

https://www.telecompaper.com/news/itmo-university-to-design-quantum-network-for-russian-railways--1337193

https://tass.com/economy/1158951


【白宫科技政策办公室将启动中小学量子教育计划】

美国国家科学基金会(NSF)和白宫科技政策办公室(OSTP)正积极致力于教育、培养一支合格的人才队伍,以推动量子信息科学和技术的发展。

NSFOSTP密切合作,于20203月发起并资助了由哈佛大学集成量子材料中心(CIQM)主办的虚拟研讨会。题为未来量子信息科学学习者的关键概念的讲习班,旨在确定未来课程和教育活动的基本概念,帮助学生参与量子信息科学(QIS)。(来源:NSF官网)

原文链接:https://www.nsf.gov/news/special_reports/announcements/051820.jsp

https://camps.harrisburgu.edu/online-quantum-computing-academy


【俄罗斯将在远东地区成立太平洋量子研究中心】

据俄罗斯塔斯社报道,俄罗斯远东联邦大学近期将成立太平洋量子研究中心,该中心将致力于研究具有前景的量子材料、宇宙进化问题和药物研发基础理论等。俄罗斯科学和教育部每年预计获取资助3600万卢布用于该中心建设,资助期限到2023年,还有可能延长。(来源:科技部官网)

原文链接:http://www.most.gov.cn/gnwkjdt/202005/t20200506_153596.htm


【澳大利亚预计到2040年全球新兴量子技术市场年收入将达到至少860亿澳元】

近日,澳大利亚最大的国家级科研机构——澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)发布了一份报告,其保守估计到2040年全球新兴量子技术(包括量子通信、量子计算、量子传感)的成功商业化将至少价值860亿澳元,其中量子通信技术相关的全球市场将超过160亿澳元。通过持续的投资和合作,新兴量子技术领域届时将为澳大利亚创造超过40亿澳元的年收入和16,000个就业机会。(来源:CSIRO官网)

原文链接:https://www.csiro.au/~/media/News-releases/2020/Quantum/CSIRO-Growing-Australias-Quantum-Industry--pre-release--EMBARGOED-until-22-May-2020.pdf?la=en&hash=CE64FCF8066D7D201DEA5AD0101E5F8BE9D53297


三、产业进展


——国  内——


【腾讯拟投5000亿元发力新基建,网络安全、量子计算等为重点投入领域】

526日,腾讯云与智慧产业事业群总裁汤道生对外宣布,腾讯未来五年将投入5000亿元,用于新基建的进一步布局,云计算、人工智能、区块链、服务器、大型数据中心、超算中心、物联网操作系统、5G网络、音视频通讯、网络安全、量子计算等都将是腾讯重点投入领域。(来源:北京日报)

原文链接:http://www.bjd.com.cn/a/202005/26/WS5eccbb0ee4b00aba04d1e91a.html


——国 ——


【美国电网演示基于可信中继的QKD

美国能源部(DOE)所属的橡树岭国家实验室(ORNL512日通过官网发布消息称,与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)团队合作在真实环境中成功演示基于可信中继的量子密钥分发(QKD)业务,确定了QKD技术在保护关键能源传输基础设施方面的可行性,希望逐步在美国国家电网系统中部署更多的QKD资源。(来源:ORNL官网)

原文链接:https://www.ornl.gov/news/ornl-lanl-developed-quantum-technologies-go-distance


【韩国电信公司使用自研量子密码技术成功实现5G数据加密传输的现场测试】

近日韩国媒体报道,韩国电信公司(KT)依据国际标准ITU-T Y.3800(支持量子密钥分发的网络综述),将自研的量子密钥分发(QKD)系统与中小型公司开发的加密设备共同应用于用户实际使用的5G网络中,加密设备使用QKD系统提供的量子密钥对5G数据进行加密和传输。此外,KT还进行了一项名为量子VPN”的测试,使用量子随机数来增强VPN业务的安全性。(来源:韩国IT Times官网)

原文链接:http://www.koreaittimes.com/news/articleView.html?idxno=97418


【韩国SK电讯正式推出搭载量子随机数芯片的智能手机,具体使用场景曝光】

4月份透露与三星合作搭载量子随机数芯片的5G智能手机后,韩国SK电讯(SKT)于522日正式推出该款名为“Galaxy A Quantum”的手机。量子随机数的具体使用场景主要包括三个方面:在用户使用身份ID进行登录访问SK电讯提供的服务时,提供量子一次性密码(OTP)作为额外的身份认证保护;在用户使用名为“SK Pay”的移动支付App时,提供对用户生物认证信息的安全存储;在用户使用名为“Initial”的基于区块链的移动电子证书服务时,通过创建一个加密的量子钱包,对用户的诸如护照、执照、成绩单、毕业证书、保险索赔文件等个人证书进行安全存储。此外,为了不断开发和扩展基于量子安全的服务,SK电讯还计划向开发者开放应用程序编程接口(API),支持开发相关技术以扩展产业生态。(来源:SK电讯官网)

原文链接:https://www.sktelecom.com/en/press/press_detail.do?page.page=1&idx=1459&page.type=all&page.keyword=


四、科技前沿


——国  内——


【在猜中概率标准下量子密钥也是安全的】

量子密钥分发(QKD)通常用迹距离来表述密钥中的信息泄露量,与经典密码中常用的密钥猜中概率在概念上有差异,但以往被粗略地当作密钥猜中概率来使用。QKD中常使用10-6-10-10的迹距离来限制信息泄露。王向斌教授团队通过数学映射和纠缠QKD密钥提取公式,证明了在1Mb原始码长下,10-9的迹距离对应的猜中概率不大于2*10-3277。该研究明确判断了量子密钥在猜中概率的标准下是安全的,确认了量子密钥分发安全性现有的迹距离标准是高度有效的,彻底澄清了之前人们基于松散猜中概率结果而对量子密码安全性的所谓质疑。文章522日发表在期刊《npj quantum information》。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41534-020-0267-3


【中国科大利用“墨子号”量子科学实验卫星实现安全时间传递】

中国科学技术大学潘建伟及其同事彭承志、徐飞虎等利用“墨子号”量子科学实验卫星,在国际上首次实现量子安全时间传递的原理性实验验证,为未来构建安全的卫星导航系统奠定了基础。该成果于2020511日在线发表在国际学术知名期刊《自然·物理》上。(来源:中国科大官网)

原文链接:http://news.ustc.edu.cn/2020/0511/c15884a420626/page.htm

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41567-020-0892-y


【中国科大在分子的量子纠缠研究取得重要进展】

中国科学技术大学杜江峰院士领导的中科院微观磁共振重点实验室与美国国家标准技术研究所合作,在离子阱体系实现带电原子和带电分子的联合调控,首次制备了单原子和单分子之间的量子纠缠态,并且通过定量表征手段,确定产生的量子纠缠超过临界阈值。该研究成果以”Quantum entanglement between an atom and a molecule”为题于520日在线发表在《自然》上。这项成果对于未来考虑使用分子进行量子信息处理有重要推动作用。(来源:中国科大官网)

原文链接:http://news.ustc.edu.cn/2020/0523/c15884a422794/page.htm

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2257-1


【可在室温下进行量子相干操控的碳化硅瑕点自旋】

碳化硅(SiC)中空位相关的瑕点自旋已被证明可能适用于量子界面和可扩展量子网络构建。中国科学技术大学郭光灿院士团队利用高温后退火技术在4H多型SiC中植入H离子,生成一种可在室温下进行量子相干操控的瑕点自旋。这种瑕点自旋具有较高热稳定性,有利于其在量子传感和微波激射器中的应用。文章514日发表在期刊《npj quantum information》。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41534-020-0270-8


——国  际——


【使用更少的量子态实现参考系无关-测量设备无关量子密钥分发】

原始的参考系无关-测量设备无关量子密钥分发(RFIMDIQKD)协议中,发送端需制备6种量子态,韩国科学技术学院量子信息中心研究者利用基于光纤的时间编码方案,通过原理性实验验证发送端制备3种量子态就可实现RFIMDIQKD3种量子态的传输不要求用相位调制器调节干涉仪相位,因此大大简化了QKD协议的实现。文章430日发表在期刊《Optics Letters》。

论文链接:https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-45-9-2624&origin=search


【一种新的量子雷达原型】

奥地利、美国和意大利的研究人员联合研制出一款新的雷达原型。利用一组纠缠的信号光子和闲置光子,可更高效地区分信号光子(从目标物体接收)与环境内产生的噪声,从而创建出一个描述目标物体是否存在的特征或图案,整个探测与环境噪声无关。该设备相比传统雷达技术具有一些优势,能在嘈杂的热环境中探测物体,有望广泛应用于超低功耗生物医学成像和安全扫描仪等领域。文章58日发表在《Science Advances》。(来源:科技日报)

文链接:http://www.stdaily.com/02/beijing/2020-05/19/content_943297.shtml

论文链接:https://advances.sciencemag.org/content/6/19/eabb0451


【新兴超导量子技术实现神经网络硬件加速系统搭建,已成功流片】

在去年夏天落下帷幕的国际计算机体系结构大会 ISCA 2019 上,美国东北大学的王言治研究组和日本横滨国立大学的吉川信行、Olivia Chen 研究组,共同提出了基于 AQFPAdiabatic Quantum Flux Parametron)超导量子计算技术的神经网络硬件加速系统。

据了解,这种专用于神经网络计算的硬件系统,能效表现要比 CMOS 强将近 7 万倍,速度快 30 倍,是当前实现神经网络硬件加速的最高能效平台。而在继电路和系统设计在 ISCA 亮相之后,团队成功流片,流片与测试工作也将发表在近期的Science子刊上。(来源:DeepTech深科技 )

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/B0g_qm-Od2iMI4Jut5PCoQ

论文链接:https://dl.acm.org/doi/10.1145/3307650.3322270


【研究人员首次实现量子系统远距离强耦合】

巴塞尔大学和汉诺威莱布尼兹大学研究人员第一次成功地在远距离上建立了量子系统之间的强耦合。他们通过一种新颖的方法实现了这一目标,在该方法中,激光环路连接了系统,从而实现了几乎无损的信息交换以及它们之间的强大交互。新方法为量子网络和量子传感器技术开辟了新的可能性。文章57日发表在期刊《科学》。(来源:量子客公众号)

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/lMP6SJbZWJS0cjUdbqVTcw

论文链接:https://science.sciencemag.org/content/early/2020/05/06/science.abb0328


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