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2020年7月国内外量子科技进展(总第12期)
发布时间:2020-08-04 10:15:13 点击浏览:

20207月国内外量子科技进展(总第12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


【美国宣布“量子互联网”国家战略蓝图】

近日,美国能源部(DOE)在芝加哥大学召开的新闻发布会,报告中规划了美国量子互联网发展战略蓝图,提出要确保美国处于全球量子竞赛的前列,引领通信新时代。该报告为确保《国家量子倡议法案》的顺利施行,提供了行动路线。

根据报告,“量子互联网”建设具有5个关键里程碑,第一个里程碑阶段就是在光纤网络上验证量子安全协议(注1);而后逐步实现校际、城际纠缠分发;使用纠缠交换的城际量子通信;使用量子中继的州际量子纠缠分发;在实验室、学术界和工业界之间建立一个多机构的生态系统,以实现从演示到操作基础设施的过渡。

根据DOE在内文中的进一步解释,上述量子互联网的建成将经历制备-测量型量子网络(例如基于可信节点的量子密钥分发网络)、纠缠分发网络(例如测量设备无关的量子密钥分发网络)(注2)、量子存储网络、经典-量子组网技术集成的量子中继网络、整合各方资源的成熟的量子互联网原型等5个从技术迭代向基础设施建设逐步演进的里程碑阶段。通过量子密钥分发等提供终极安全通信的能力,将是量子互联网的三大核心应用之一(注3)。

1Verification of Secure Quantum Protocols over Fiber Networks

2:此处持保留态度,测量设备无关方案通常被认为是无需纠缠的,设备无关方案才是需要纠缠的。

3:见 1.1 Secure Quantum Communication

原文链接:https://www.energy.gov/articles/us-department-energy-unveils-blueprint-quantum-internet-launch-future-quantum-internet

报告链接:https://www.energy.gov/sites/prod/files/2020/07/f76/QuantumWkshpRpt20FINAL_Nav_0.pdf


二、政策和战略


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【长三角一体化发展示范区明确产业发展方向,量子通信在列】

715日,长三角一体化示范区执委会联合两省一市经信(工信)部门,召开新闻通气会。会上,《长三角生态绿色一体化发展示范区先行启动区产业项目准入标准(试行)》和《长三角生态绿色一体化发展示范区产业发展指导目录(2020年版)》发布。其中,融合型数字经济目录包括5G及下一代移动通信网络、量子通信、光电通信、北斗导航、高分遥感、空间信息技术研发及应用等。该目录发布,意味着国内首次实现了跨省级行政区域执行统一的产业发展指导目录和产业项目准入标准。(来源:文汇报)

原文链接:http://www.whb.cn/zhuzhan/jjl/20200715/360860.html


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【以色列计划为量子技术投入3.6亿美元】

以色列近期披露年度经济安排法案草案,鼓励对初创企业和量子技术进行投资。以色列政府正试图通过一系列新的和旧的提议来提振正遭受新冠病毒危机之苦的科技行业。在财政方面,法案中最重要的条款是“推进以色列技术领先地位”,该条款致力于在2020-2025年投入3.6亿美元实施国家科学和量子技术计划,其包括对量子技术研究人员的资助,以及建立研究和开发中心等。(来源:CTech网站)

原文链接:https://www.calcalistech.com/ctech/articles/0,7340,L-3838177,00.html


【美国能源部授予西北大学1240万美元用于量子信息科学研究】

美国能源部(DOE)基础能源科学办公室选择了西北大学分子量子转换中心(CMQT)作为能源前沿研究中心(EFRC),并授予该项目1240万美元用于量子信息科学研究。该项目从202081日开始启动,为期四年。量子信号从一种能量形式转换成另一种形式,这是量子信息科学(QIS)的基本要素。项目预期将创造基础能源科学领域的基础知识,这将支持QIS新方法的发展,对美国和全球经济产生重大的积极影响。(来源:西北大学官网)

原文链接:https://isen.northwestern.edu/center-for-molecular-quantum-transduction-awarded-124-million-as-doe-efrc


【英国发表《2020年量子信息处理前景:英国国防与安全前景》报告】

根据英国国防部国防科学与技术实验室(Dstl)发表的一篇研究报告“2020年量子信息处理前景:英国国防与安全前景,现在采用量子技术可以提高军事指挥官决策的速度、精确度和先发制人能力。Dstl的报告指出,商用量子计算机退火器有潜力以远远超过普通数字计算机的速度运行一个重要的、多功能的人工智能软件。该软件基于一种称为神经网络的算法,这是一种成熟和经证明的模式匹配方法,它会对经典的数字计算机体系结构施加极高的负载。然而,量子退火器的独特性质在于其执行一个神经网络算法只需要一个机器周期,而不是上千个甚至上百万个机器周期。(来源:英国政府官网)

原文链接:https://www.gov.uk/government/news/dstl-forecasts-future-quantum-landscape-for-uk-defence-and-security


三、产业进展


——国 ——


【瑞士IDQ公司在亚洲持续开拓量子安全应用市场】

近日,韩国水利及核电公司(KHNP)决定在其智能电网中使用由瑞士IDQ公司提供的量子密钥分发(QKD)技术,以增强其通信网络的安全。在亚洲,IDQ继与三星合作推出内嵌量子随机数发生器(QRNG)芯片的智能手机后,越南VinSmart公司的5G智能手机中也集成了其QRNG芯片。

另外,基于欧洲OPENQKD项目,IDQ与德国ADVA公司合作为瑞士日内瓦公用事业公司(SIG)的数据中心之间传输的敏感数据,提供基于QKD技术的量子加密保护。(来源:IDQ官网)

原文链接:https://www.idquantique.com/id-quantique-and-sk-telecom-announce-the-first-smart-power-plant-secured-by-5g-quantum-cryptography/

https://www.idquantique.com/id-quantique-integrates-its-quantum-chip-in-vsmart-aris-5g-smartphone/


【十几家日本公司和研究机构合作开发量子密码技术】

东芝、NEC、三菱电机、东京大学、国家信息通信技术研究所等十几家日本公司和研究机构正合作开展一项为期五年的项目,以开发下一代加密技术,即量子密码技术,并计划将该技术进行全球商业化。该项目将研究基于量子密码技术的不可破解的数据通信,探讨延长此类数据通信距离的可能性,并力争为超高速、高容量的5G网络提供安全的加密。(来源:NHK网站)

原文链接:https://www3.nhk.or.jp/nhkworld/en/news/20200714_18/


【美国Quantum Xchange公司发布新版量子安全密钥分发系统】

近日,美国Quantum Xchange公司对其密钥分发系统Phio TX发布了2.0版本,新版本搭载了UI界面,便于用户对密钥的路由及传输情况进行监控和管理。该密钥分发系统目前可支持多种类型的密钥,包括:基于量子密钥分发(QKD)的、基于量子随机数发生器(QRNG)的、基于后量子密码(PQC)的。(来源:Quantum Xchange官网)

原文链接:https://quantumxc.com/quantum-xchange-releases-version-2-0-of-its-quantum-safe-key-distribution-system-featuring-new-user-interface/


【杜兰大学与美国陆军合作研究,将机器学习用于量子态估计】

杜兰大学的研究人员正在与美国陆军研究办公室合作进行一项机器学习项目,其将机器学习与量子信息科学结合,通过使用光子测量手段对未知系统的量子态进行重建。该项目可能为小型移动量子网络铺平道路,并可能实现牢不可破且安全的通信系统、量子计算机和增强雷达。(来源:杜兰大学官网)

原文链接:https://news.tulane.edu/pr/tulane-scientists-partner-us-army-machine-learning-study


四、科技前沿


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【可显著提高量子密钥分发性能的混合协议】

清华大学王向斌团队提出一种“发送-不发送(SNS双场量子密钥分发混合协议,使用预报式单光子源代替原始SNS协议中相干光信号源,诱骗光源则仍使用相干光源。在考虑有限码长和统计波动后,模拟结果显示当时间窗口总数1010、暗计数率10-7时,或时间窗口总数1012,未校准误码高达10%时,混合方案成码率仍能大大超出无中继成码率的界限,显著提高成码率和安全距离。该成果716日发表在期刊《Optics Letters》。

论文链接:https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-45-15-4120


【基于三态方案实现无需光源表征的远距离MDI-QKD

南京邮电大学研究团队提出并实验了三态MDI-QKD方案,该方案可使用未表征光源从而降低光源制备要求,可同时消除光源缺陷和探测漏洞有关的安全威胁。原理性实验基于法拉第-迈克尔逊干涉仪实现了170kmMDI-QKD,是目前相同安全等级下的传输距离纪录。该成果721日发表在期刊《Optics Letters》。

论文链接:https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-45-15-4176


【连续变量量子密钥分发的最远距离实验新记录】

北京邮电大学研究团队使用室温下标准电信组件实验演示202.81km长距离连续变量量子密钥分发,打破连续变量量子密钥分发的最远距离记录,传输距离是之前记录的2倍。该成果630日发表在《Physical Review Letters 》。

论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.010502


【中国科大首次实验实现最优量子纠缠态检验】

中国科大郭光灿院士团队首次实验实现了最优效率的多光子纠缠态检验,该团队李传锋、陈耕、许小冶等人构造了一种新的纠缠态测量方法,可以快速检验出实际制备的多体纠缠态相对于目标纠缠态的保真度,测量精度达到海森堡极限,更重要的是该方法所需测试样本数不会随着纠缠态规模增大而增加。该研究成果717日发表在国际期刊《物理评论快报》上。

论文链接:http://news.ustc.edu.cn/info/1055/72490.htm


——国  际——


【一种适合远距离传输的(时间-相位)混合纠缠制备方案】

法国尼斯大学研究人员提出了一种混合态纠缠的制备方案,混合了单光子的时间位与相干态相位两种量子比特。与其他已有方案相比,时间位编码使这种混合纠缠更适用于长距离光纤传输的场景,可作为未来实用化量子通信的重要资源。文章72日发表在《Physics Review A》。

论文链接:https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.102.012603


【一种基于光子树-簇态的新型单向量子中继架构】

单向量子中继器通过多光子编码和量子纠错防止信息损耗及操作错误,这通常需要许多高保真的两量子比特运算和大量的辅助量子比特。哥本哈根大学和代尔夫特理工大学研究团队提出一种基于光子树-簇态的新型单向量子中继架构。使用光子树-簇态编码信息和纠错,并通过中继站实现远距离量子通信,密钥率也大大提高。每个中继站最少只需两个记忆量子比特和一个量子发射器构成。文章630日发表在《Physics Review X》。

论文链接:https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.10.021071


【一种基于子载波技术的新型量子密钥分发系统】

俄罗斯圣光机大学的研究人员成功开发了一种基于子载波量子密钥分发协议,具有量子相干性检测功能的量子密钥分发(QKD)系统,使用电光相位调制器形成量子态。新系统可以大幅降低大规模QKD网络的生产成本,可供更广泛的用户群体使用。未来可能在常规的光缆基础设施中使用QKD。文章622日发表在《Scientific Reports》。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41598-020-66948-0



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