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2020年11月国内外量子科技进展(总第16期)
发布时间:2020-12-08 17:43:28 点击浏览:

202011月国内外量子科技进展(总第16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71个格点的超冷原子量子模拟器中成功求解施温格方程】

中国科学技术大学潘建伟、苑震生等与德国海德堡大学、意大利特伦托(Trento)大学的合作者在超冷原子量子计算和模拟研究中取得重要突破:他们开发了一种专用的量子计算机---71个格点的超冷原子光晶格量子模拟器,对量子电动力学方程施温格模型(Schwinger Model)进行了成功模拟,通过操控束缚在其中的超冷原子,从实验上观测到了局域规范不变量,首次使用微观量子调控手段在量子多体系统中验证了描述电荷与电场关系的高斯定理,取得了利用规模化量子计算和量子模拟方法求解复杂物理问题的重要突破。1118日,国际著名学术期刊《自然》杂志发表了该研究成果。(来源:《自然》杂志)

原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2910-8


【中国电信“量子铸盾行动”启动】

117日召开的“2020天翼智能生态博览会上,中国电信宣布正式启动量子铸盾行动,布局量子安全产业。同日举办的量子暨安全合作论坛上,中国电信正式发布了量子城域网可信通信解决方案。量子城域网解决方案以量子通信核心资源整合为切入点,将量子通信网络建设推广所需的技术、产品、资源及服务进行整合,使其具备良好的可推广性和商业价值。

中国电信与国盾量子成立量子安全专业化合资公司——中电信量子科技有限公司。截至目前,中国电信拥有全球最大的光纤宽带网络、最广的云资源覆盖、最多的网络维护工程师。通过整合核心资源,中国电信将建设覆盖整个城市的量子密钥分发网络,与传统通信网络相结合,进一步打造中国电信量子安全能力,为新基建筑牢安全底座。(来源:中国电信官网)

原文链接:

http://www.chinatelecom.com.cn/news/06/5G/zxdt/xwdt/202011/t20201127_58478.html


二、政策和战略


—— ——


【十四五规划建议正式发布,瞄准量子信息前沿领域】

1029日,中国共产党第十九届中央委员会第五次全体会议审议通过了《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》。(下称《建议》)《建议》指出要瞄准人工智能、量子信息、集成电路、生命健康、脑科学、生物育种、空天科技、深地深海等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。制定实施战略性科学计划和科学工程,推进科研院所、高校、企业科研力量优化配置和资源共享。推进国家实验室建设,重组国家重点实验室体系。布局建设综合性国家科学中心和区域性创新高地,支持北京、上海、粤港澳大湾区形成国际科技创新中心。构建国家科研论文和科技信息高端交流平台。”(来源:新华网)

原文链接:

http://www.xinhuanet.com/2020-11/03/c_1126693293.htm


【广东出台新基建三年实施方案:前瞻布局量子互联网】

广东省1105日印发《广东省推进新型基础设施建设三年实施方案(2020—2022年)》(下称《实施方案》)。《实施方案》将前瞻布局未来网络作为主要任务之一,提出要加快建成广佛肇量子安全通信示范网,规划建设粤港澳量子通信骨干网,部署建设量子卫星地面站,推动与国家广域量子保密通信骨干网络无缝对接,探索构建量子互联网......(来源:广东省人民政府网)

原文链接:

http://www.gd.gov.cn/zwgk/wjk/qbwj/yfb/content/post_3121332.html


【北京将超前布局6G、量子通信、脑科学等前沿技术】

1120日,北京市经济和信息化局发布通知,就《北京市十四五时期智慧城市发展行动纲要(公众征求意见稿)》向社会公开征集意见。该行动纲要中提出超前布局6G、量子通信、脑科学等前沿技术,开展5G超高清视频直播、自动驾驶、自动化物流等典型场景的示范应用,全面提升数字经济技术创新能力……”。(来源:北京市经济和信息化局网站)

原文链接:

http://jxj.beijing.gov.cn/jxdt/tzgg/202011/t20201123_2142190.html


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【效仿中国量子通信网络建设 韩国规划2000公里QKD网络】

9月份韩国数字新政计划披露将建设量子密码通信基础设施之后,近日其政府公共网络的建设细节进一步曝光。由韩国内务和安全部发起的国家融合网络项目,旨在加强政府公共网络的安全性和稳定性,提高国家机构的运作和收支效率。

该项目将利用QKD技术保护长达2000公里的公共网络的主要区域,为韩国包括劳动就业部、经济财政部,以及教育部和地方政府在内的48个政府机构的通信网络提供安全保障。韩国SK电讯的两家子公司ID QuantiqueSK Broadband将分别提供QKD技术和网络资源,该网络将构成中国以外全球最大的运营QKD网络。(来源:IDQ官网)

原文链接:

https://www.idquantique.com/id-quantique-and-sk-broadband-selected-for-the-construction-of-the-first-nation-wide-qkd-network-in-korea/


【加拿大和荷兰相继披露量子网络建设计划】

近日,加拿大和荷兰相继披露了量子网络建设计划,为未来建设量子互联网打下基础。加拿大将在多伦多建设一个三节点的首个加拿大量子网络(CQN),预计2021年启用,其长期远景是建设加拿大全国范围的量子互联网。CQN可能的应用包括量子安全通信、量子传感和分布式量子计算。这会导致不可篡改的选举,安全的金融交易,以及加强政府、执法部门和军队方面的国家安全。使用光子量子计算的量子网络可以利用现有的基础设施和光纤网络,提供尚未被发现的机会,同时创造一个在当今互联网上无法实现的隐私、安全和计算水平。

荷兰计划在兰斯塔德大都市区利用高速光纤连接建立第一个功能齐全、可编程的量子网络,将位于不同城市的相距很远的量子处理器连接起来。量子网络是一种全新的互联网技术,具有开创性应用的潜力;例如,量子通信对窃听行为免疫。随着时间的推移,量子通信网络将朝着全球量子网络的方向发展,这将允许实现安全通信、位置验证、时钟同步、使用外部量子计算机进行计算等。(来源:newswire网站、QuTech网站)

原文链接:

https://www.newswire.ca/news-releases/xanadu-announces-canada-s-first-quantum-network-designed-for-innovation-and-collaboration-878700962.html

https://qutech.nl/2020/11/25/qutech-kpn-surf-and-opnt-join-forces-to-build-a-quantum-network/?cn-reloaded=1&cn-reloaded=1&cn-reloaded=1


VTTIQM获得2070万欧元政府资助 开始建造芬兰第一台量子计算机】

近日,芬兰国家技术研究中心(VTT)和芬兰量子计算初创公司IQM达成协议,将合作研发芬兰第一台量子计算机。芬兰政府为该项目提供了2070万欧元的资金。这项工作将在2020年启动,分三个阶段进行。第一阶段的目标是,在一年左右的时间内研制出一台能正常工作的5量子比特的量子计算机。该项目的总目标是到2024年制造出一台50量子比特的量子计算机。除了关注量子计算机研发,VTT还将继续在量子传感器、量子加密算法等领域开展工作。(来源:VTT官网)

原文链接:

https://www.vttresearch.com/en/news-and-ideas/building-finlands-first-quantum-computer-begins-vtt-partners-quantum-startup-iqm


三、产业进展


——国 ——


【国盾量子、国科量子参与制定的QKD网络国际标准获批准通过】

近日,国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)批准通过了三项量子密钥分发(QKD)网络国际标准,并在官网上发布了预印版。这三项标准分别涉及QKD网络的控制和管理(Y.3804)、安全框架(X.1710)、密钥组合及机密密钥提供(X.1714)三个方面,体现了在QKD网络的网络管控、安全要求及防护措施、密钥安全提供方面达成的国际共识,将有力推动QKD技术的规模化组网及应用。依托自身在QKD网络技术研发及工程实施经验上的丰富积累,同时作为中国参与QKD网络国际标准制定的中坚力量,科大国盾量子技术股份有限公司和国科量子通信网络有限公司相关人员,分别作为编辑人(Editor)参与了Y.3804X.1710国际标准的制定工作。(来源:ITU-T官网)

原文链接:

https://www.itu.int/itu-t/workprog/wp_item.aspx?isn=15201

https://www.itu.int/itu-t/workprog/wp_item.aspx?isn=15001

https://www.itu.int/itu-t/workprog/wp_item.aspx?isn=15004


【京东探索研究院成立 将深耕人工智能、量子计算等领域】

1125日,2020京东全球科技探索者大会在京召开,京东集团宣布正式成立京东探索研究院,将深耕人工智能量子计算数据科学、工程与管理去中心化计算技术伦理道德科学与艺术六大技术领域,从基础理论层面实现颠覆式创新,聚焦于打造产业数智化首个源头性科技高地。(来源:中新网)

原文链接:

https://www.chinanews.com/business/2020/11-25/9347097.shtml


——国 ——


IDQ与韩国电力公司合作建成基于QKD的电力安全通信网络】

近日,瑞士ID QuantiqueIDQ)和韩国电力公司(KEPCO)宣布,他们已经建成了一个基于量子密码技术的电力通信网络。为了防止黑客攻击或网络攻击,量子密钥分发(QKD)技术被用于保护位于韩国忠清南道的安眠变电站和泰安变电站之间40公里的网络,这也是韩国首次在OPGW光缆(也称光纤复合架空地线,把光纤放置在架空高压输电线的地线中,用以构成输电线路上的光纤通信网)上实现QKDKEPCO目前正计划于2021年在其位于罗州和大田的ICT数据中心之间开发量子密码技术。(来源:IDQ官网)

原文链接:

https://www.idquantique.com/id-quantique-and-kepco-announce-they-have-completed-the-construction-of-the-first-power-communication-network-secured-by-quantum-cryptography-in-korea/


【英国电信参与面向5G和车联网的端到端量子安全通信试验】

近日,英国电信(BT)参与了一项名为AIRQKD的三年期试验,这项试验由英国研究与创新组织(UKRI)领导的量子技术挑战赛(Quantum Technologies Challenge)出资770万英镑。该项试验将把基于固定光纤网络以及自由空间网络(蜂窝站点之间的点对点激光连接)的量子密钥分发(QKD)技术与移动设备中的量子增强安全芯片相结合,在互联的5G塔、移动设备以及联网汽车之间,提供一种超安全的通信链路。(来源:BT官网)

原文链接:

https://newsroom.bt.com/bt-teams-up-with-uk-quantum-tech-start-ups-to-trial-worlds-most-secure-fixed-mobile-network-infrastructure-for-5g-and-connected-cars/


【英国9家机构组队开展业界主导的量子计算研究项目】

来自英国量子产业的9个组织最近宣布启动DISCOVERY项目,这是迄今为止英国最大的业界主导的量子计算项目。该研究项目耗资1000万英镑,旨在解决商业量子计算的技术障碍,由英国研究与创新组织(UKRI)领导的英国量子技术挑战赛提供部分资助。

M Squared(一家光子学和量子系统的国际供应商)将与八个在各自领域(包括量子计算的中性原子、离子阱和光学量子比特方法)中处于领先地位的合作组织协调开展DISCOVERY项目。M Squared首席执行官兼创始人Graeme Malcolm OBE表示:“DISCOVERY项目将帮助英国确立其处在商业上可行的光子技术量子计算方法的前沿。(来源:THE QUANTUM DAILY网站)

原文链接:

https://thequantumdaily.com/2020/11/08/uk-quantum-firms-team-up-for-discovery-a-10-million-research-program/


【量子通信手机Galaxy A Quantum半年销量突破30万台】

Galaxy A Quantum自从522日问世以来销量突破30万部,与S20Note20一起,是今年发布的Galaxy 5G智能手机中销量最高的。SK电讯为Galaxy A Quantum用户开发了多款基于量子加密通讯技术的应用程序,包括金融、身份认证、区块链等领域,目前已开通了T-ID认证、SK Pay生物认证、区域链移动电子证明initial等服务。

此外,SK电讯将与SC第一银行(Standard Chartered)合作推出第一个5G量子加密金融交易服务。使用量子通信智能手机Galaxy A Quantum的用户从17日起可以在SC第一银行的手机银行应用程序上使用基于量子安全的移动OTP密码,为无接触开户、转账汇款等多种服务加密。(来源:SK电讯官网)

原文链接:

https://www.sktelecom.com/advertise/press_detail.do?page.page=1&idx=5429&page.type=all&page.keyword=


四、科技前沿


—— ——


【中国团队近红外单光子探测效率逼近100%

中国科学院上海微系统所、中科院大学等的联合研究团队基于氮化铌材质双层超导纳米线结构,突破了器件的本征探测响应和光学吸收效率的制衡关系,提升了探测器的单光子吸收和响应效率,在0.8K温度下实现了对1590nm单光子的最大探测效率达到98%,并且在2.1K温度下对1550nm单光子的最大探测效率也达到95%。该成果1123日发表在期刊《Optics Express》上。

论文链接:

https://www.osapublishing.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-28-24-36884&id=442797


【单模光纤高效耦合技术助力远程自由空间量子通信】

由中科院物理所/北京凝聚态物理国家实验室、香港大学、北航大学、复旦大学、人民大学、南京大学的科学家组成的研究团队,寻求了一种新的量子材料研究范式,将理论、计算和实验三者相结合,成功解开诺贝尔物理学奖得奖论说拓扑相衍生的科学谜题,首次于稀土磁体TmMgGaO4TMGO)材料中找到“Kosterlitz-Thouless”KT)相的存在证据。该最新研究结果发表在最近一期的《自然通讯》上。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-020-19380-x


【结构简单的双熵源量子随机数发生器】

中国科学技术大学研究团队设计了一种结构简单的量子随机数发生器,利用标准单模光纤的反向自发拉曼散射效应,同时实现了不同信道光子波长和到达时间间隔两种独立的熵源。每次有效探测响应可获得5 bit原始数据,其中包含2.87 bit 最小熵。与以往的单熵源量子随机数发生器相比,该设计不需要复杂的干涉和大功率的泵浦,具备良好的鲁棒性。通过SHA-256哈希算法后处理过程除去原始数据的偏差,最终随机数序列可通过NIST统计测试。该成果1029日发表在《Optics Letters》上。

论文链接:

http://ol.osa.org/abstract.cfm?URI=ol-45-21-6038


【对参考系偏差不敏感的QKD误码统计方法】

北京邮电大学的研究团队改进了参考系无关-测量设备无关量子密钥分发(RFI-MDI-QKD)协议的后处理方法,从丢弃的基矢不匹配统计数据中估算相位误码率,因此通信双方不需要精确表征制备的量子态,光源的基矢偏差也可以纠正。数值模拟结果显示,与原始协议相比,该方案对参考系不对齐也不敏感,有助于提升系统的实用性。该成果1113日发表在《Optics Letters》上。

论文链接:

http://ol.osa.org/abstract.cfm?URI=ol-45-22-6334


—— ——


【外国团队近红外单光子探测效率逼近100%

美国科罗拉多大学研究团队通过优化垂直光学堆栈、单模导纤耦合封装的设计和工艺,提高了光子耦合效率和吸收效率,实现了1550nm光子的探测效率达到98%±5%。该成果1123日发表在期刊《Optica》上。

论文链接:

http://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?URI=optica-7-12-1649


1GHzLED纠缠源】

东芝欧洲剑桥实验室的研究团队实现了一种具有极好实用性的纠缠源。该纠缠源是基于InAs/InP量子点的LED型光源,可产生亚泊松分布的通信波段纠缠光子对,适合光纤集成;其重复发光频率达1GHz,可匹配网络大部分设备的同步时钟;该纠缠源在一次发光周期内,多光子概率小于10%,纠缠置信度最大达到89%。该成果1123日发表在期刊《Optics Express》上。

论文链接:

http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?URI=oe-28-24-36838


【单片集成高速量子光学探测器】

布里斯托大学的研究人员开发了一种单片集成的零差探测器。通过结合CMOS工艺兼容的硅锗微纳光学元件和硅锗电子学集成放大器,有效降低了零差探测器的电容从而提升量子光学探测的速率。该探测器半高探测带宽1.7GHz,由散粒噪声限制的探测带宽达到9GHz,比之前的探测器提升一个量级,可以显著提高量子计算和通信相关器件的性能。该探测器芯片面积仅0.84平方毫米,十分适合大批量生产,也有助于实现全芯片集成的量子器件。该成果119日发表在期刊《Nature Photonics》上。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41566-020-00715-5


【基于量子相干性的多信道聚合量子网络方案】

日本NTT公司的研究团队提出了一种多信道聚合量子网络传输方案。该方案基于单量子比特可以同时在多个路由上相干传输的特性,设计了分布式纠错方案来保护量子网络不同节点之间量子态传输,基于单光子空间-时间模的复用,显著降低了传输量子信号所需的网络资源。该成果1118日发表在期刊《Physical Review A》上。

论文链接:

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.102.052613


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