2022年9月国内外量子科技进展
【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
【量子信息领域首获诺贝尔奖，多次提及中国团队工作】
10月4日，瑞典皇家学院公布2022年诺贝尔物理学奖得主：阿兰·阿斯佩、约翰·克劳泽和安东·塞林格，以表彰他们在“用于纠缠光子的实验，确立对贝尔不等式的违反和开创性的量子信息科学”的卓越成就。这是量子信息科学研究者首次获得诺贝尔奖。
在安东·塞林格获奖所列出的量子通信实验论文中，除一篇理论文章之外，其余四篇实验文章中潘建伟均为第一作者或第二作者。此外，后续还有三篇论文是在“墨子号”发射之后，中国科学家做出的相关工作。据了解，安东·塞林格是中国科学院的外籍院士，也是潘建伟在奥地利留学时期的博士导师。（来源：诺贝尔奖委员会官网）
原文链接：
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/
二、政策和战略
——国 内——
【合肥高新区2035年将基本建成“世界量子中心”】
9月24日，合肥高新区正式发布《合肥高新区建设世界领先科技园区行动方案》，合肥高新区将以建设未来产业创新改革试验区为核心，实施八大“领先行动”，力争到2025年在局部领域率先达到全球领先水平，到2035年基本建成“世界量子中心”，量子信息产业产值突破200亿元，相关企业总数突破100家。（来源：中国新闻网）
原文链接：
https://www.chinanews.com.cn/cj/2022/09-24/9859851.shtml
【河南前瞻布局量子信息研发，涉及标准制定、技术研发、应用探索多个方面】
9月6日，河南省人民政府办公厅印发《设计河南建设中长期规划（2022—2035年）》，提出赋能未来产业前瞻布局，在量子信息研发设计方面，积极参与国际、国内量子信息领域标准制定，集中突破量子通信、量子计算、量子精密测量方向核心器件和装置制备关键技术研发与设计，探索研发量子通信应用产品与核心装备，探索开展“量子+安全政务”“量子+移动政务”等融合创新应用试点示范。（来源：河南省人民政府官网）
原文链接：
https://www.henan.gov.cn/2022/09-06/2602453.html
【湖北实施网络强基行动，加快量子规模部署，着力打造新型基础设施中部枢纽节点】
9月13日，湖北省人民政府办公厅印发《湖北数字经济强省三年行动计划（2022-2024年）》，提出实施网络强基行动，着力打造新型基础设施中部枢纽节点，加快量子规模部署，支持湖北国科量子、湖北交投量子、武汉国科量子公司加快推进“武合干线”“京汉干线”“汉广干线”湖北段以及湖北省量子保密通信骨干网建设。到2024年底，武汉基本建成国家级“星地一体”量子通信网络核心枢纽节点。（来源：湖北省人民政府官网）
原文链接：
http://www.hubei.gov.cn/zfwj/ezbf/202209/t20220913_4305227.shtml
——国 际——
【荷兰复兴计划将为量子技术投资2.7亿欧元，十家量子中小企业获得787万欧元资助】
9月8日，欧盟委员会对荷兰的复兴计划进行了积极评估，将根据复兴措施基金（RRF）向荷兰拨款47亿欧元，以支持其计划中的关键投资和改革措施。荷兰计划将该笔资金的26%用于支持数字化转型的措施，包括对量子技术、人工智能、数字教育和数字政府的投资。其中，为支持数字化转型，预计将调用2.7亿欧元来促进开发量子技术的创新应用。
此外，9月14日荷兰国家量子计划Quantum Delta NL宣布首届“量子中小企业征集活动”的获胜者，将向选出的十家量子中小企业提供共787万欧元的资助。Quantum Delta NL计划在未来七年向荷兰量子中小企业提供3500万欧元资金，企业须提供1700万欧元的配套资金。（来源：欧盟委员会官网、Quantum Delta NL网站）
原文链接：
https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_22_5397
https://quantumdelta.nl/winners-of-first-quantum-delta-nl-sme-call-announced/
【德国分别投入2800万欧元和1100欧元，用于开发控制卫星的量子传感器和量子通信网络基础设施】
8月底消息，德国联邦教育及研究部（BMBF）将投入约2800万欧元资助由量子技术初创公司Q.ANT、博世公司、通快集团和德国宇航中心（DLR）合作开展的QYRO项目，用以开发符合太空要求的姿态传感器，利用这些基于量子技术的传感器实现小型卫星的高精度姿态控制，并改善全球数据通信。QYRO项目计划于2027年发射首颗具有量子技术姿态控制的卫星。
9月21日消息，德国图林根州科学部提供了1100万欧元，用于在图林根州开发量子通信网络基础设施。其中，弗劳恩霍夫（Fraunhofer）研究所在一条75公里的光纤测试线路上实现了量子密钥的成功交换。十天的测试期内，在图林根州的Jena和Erfurt两个城市之间发送了超过30万个量子密钥。（来源：Q.ANT官网、Fraunhofer IOF官网）
原文链接：
https://qant.de/en/q-ant-announces-qyro/
https://www.iof.fraunhofer.de/en/pressrelease/2022/quantum-keys-exchange-successful.html
【澳大利亚组建量子产业联盟，计划投入10亿澳元发展量子产业】
8月31日，Quintessence Labs等6家澳大利亚本土企业以及谷歌、微软和Rigetti三家国际企业齐聚一堂，组成了“澳大利亚量子联盟”（AQA）。该联盟将设在“澳大利亚技术委员会”内，旨在通过促进、加强和连结该国的量子生态系统，成为澳大利亚量子产业的“共同声音”。澳大利亚新联邦政府计划使用10亿澳元的关键技术基金来发展澳大利亚的量子产业，并计划在2022年年底前制定国家量子战略。（来源：InnovationAus网站）
原文链接：
https://www.innovationaus.com/australian-quantum-leaders-form-industry-alliance/
【北约开发基于QKD和PQC的信息加密和安全传输系统】
9月27日消息，北约（NATO）通过和平与安全科学（SPS）计划下的研发项目一直在研究量子技术与安全相关的应用，开发使用量子密钥分发（QKD）和后量子密码（PQC）的信息加密和安全传输系统。其中一个SPS项目，首次成功地使用海底光缆在意大利和马耳他之间建立了一条约100公里的QKD链路。与此同时，捷克某大学的研究人员正在研究QKD技术在5G网络上的应用，以探索其在未来通信系统中增强网络安全的潜力。未来SPS项目还将研究如何使QKD和PQC集成，以最佳和最全面的方式保护联盟的信息基础设施。（来源：NATO官网）
原文链接：
https://www.nato.int/cps/en/natohq/news_207634.htm
【韩国和美国共同设立多个量子合作中心】
9月21日，韩国和美国在华盛顿开设了“韩美量子技术合作中心”，用以处理韩美在量子技术领域的联合研发项目。同日，韩美科学合作中心（KUSCO）宣布韩美多所大学及科研机构建立合作伙伴关系，共同组建六个量子联合研究中心，包括量子纠错中心、离子阱量子计算中心、自旋量子计算中心、基于纠缠的量子网络中心、量子中继器中心、量子传感中心。其中，来自芝加哥大学的两位教授，作为量子纠错中心的共同首席研究员，获得了由韩国国家研究基金会（NRF）提供的100万美元资助。（来源：韩联社网站、芝加哥大学官网）
原文链接：
https://en.yna.co.kr/view/AEN20220922010000320?section=search
【美国NSF为量子信息科学和工程扩展能力项目提供超2000万美元资金】
9月16日消息，美国国家科学基金会（NSF）宣布将为量子信息科学和工程扩展能力项目投资21,397,566美元，以支持量子基础研究、计量和控制、共同设计和系统以及教育和劳动力发展方面的工作。（来源：NSF网站）
原文链接：
【美国白宫发布行政命令限制外国投资交易，涉及量子计算、人工智能等领域】
9月15日，美国总统拜登发布行政命令，针对可能对国家安全构成风险的外国投资进行严格审查。该行政命令中要求，外国投资委员会应酌情考虑所涉交易对国防工业基地内外的供应链弹性和安全的影响，包括量子计算、人工智能等对国家安全至关重要的技术。（来源：白宫官网）
原文链接：
三、产业进展
——国 内——
【武汉量子技术研究院正式运营，年内推出100+比特原子量子计算原型机】
9月22日，武汉量子技术研究院在光谷正式入驻运营。武汉量子技术研究院于2021年获批成立，依托武汉大学、中科院精密测量院、华中科技大学共同组建，主要开展量子科学基础理论研究与核心关键技术攻关，研究方向包括量子探测与量子通信、量子精密测量等，目前已产生国内首个原子量子计算云平台“酷云量子云”等成果，预计年内发布国内首台100+比特的原子量子计算原型机。（来源：湖北新闻网）
原文链接：
http://www.hb.chinanews.com.cn/news/2022/0922/382053.html
【国盾量子高速QKD设备入选安徽省首台套重大技术装备名单】
9月15日，安徽省经济和信息化厅公布2022年安徽省第二批首台套重大技术装备名单，国盾量子的琨腾QKD-PHA高速量子密钥分发设备（QKD-PHA1250A/B-S）入选。（来源：安徽省经信厅官网）
原文链接：
http://jx.ah.gov.cn/sy/wjgg/146909041.html
【国盾量子荣获第九届安徽省专利金奖】
9月21日，安徽省市场监督管理局公布第九届安徽省专利奖获奖名单，包括23项金奖、35项银奖和242项优秀奖。国盾量子的发明专利《一种应用于复杂链路的量子密钥分配系统及方法》获得本届安徽省专利金奖。（来源：安徽省市监局官网）
原文链接：
https://amr.ah.gov.cn/xwdt/gsgg/146956061.html
——国 际——
【欧洲将建立其首个基于低轨卫星的天基量子密钥分发系统】
9月22日消息，由卢森堡卫星公司SES牵头的20家欧洲公司组成的联盟，在欧洲航天局（ESA）和欧盟委员会的支持下，将设计、开发、发射和运营基于低轨卫星EAGLE-1的端到端安全量子密钥分发（QKD）系统，进而显著提高欧洲在网络安全和通信方面的自主权。意大利Sitael公司的EAGLE-1卫星将于2024年发射，携带由德国Tesat Spacecom公司建造的量子密钥有效载荷，展示和验证从低轨到地面的QKD技术，并为欧洲量子通信基础设施（EuroQCI）的开发和部署提供有价值的任务数据。（来源：ESA官网、SES官网）
原文链接：
【西班牙开启世界首个地球同步量子密钥分发任务可行性分析】
9月14日消息，西班牙卫星运营商HISPASAT领导的多个西班牙机构宣布参与Caramuel任务的可行性研究，这是世界上首个地球同步轨道卫星量子密钥分发任务。Caramuel任务的可行性研究由欧洲航天局资助。（来源：HISPASAT网站）
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【新加坡与法国合作使用纠缠光子演示卫星量子通信】
9月19日，新加坡量子通信卫星供应商SpeQtral与法国Thales Alenia Space公司宣布签署谅解备忘录，共同致力于研究、开发和演示星地量子通信。备忘录中提出，将使用SpeQtral正在开发的量子卫星SpeQtral-1与Thales Alenia Space公司正在开发的量子地面接收站进行联合实验，以演示量子信息长距离传输的可行性，以及演示目前正在建设的各种城域量子网络间的互联。该实验预计于2025年完成。（来源：Thales网站）
原文链接：
【波兰成功搭建一条380公里长的城际量子密钥分发链路，IDQ为其提供设备】
9月5日消息，波兰成功在该国的波兹南和华沙两座城市之间搭建了一条380公里长的城际量子密钥分发（QKD）链路。据悉，该链路是波兰NLPQT（光子学和量子技术国家实验室）旨在开发全国范围的量子通信基础设施的项目的一部分，由波兹南超级计算和网络中心（PSNC）和瑞士量子安全公司IDQ合作搭建，将为远程医疗、医疗数据传输、数据存储和公共服务等多种应用提供服务。（来源：IDQ官网）
原文链接：
https://www.idquantique.com/a-new-380-km-long-intercity-qkd-infrastructure-in-poland/
【韩国完成量子通信加密设备混合密钥组合技术的开发】
9月13日，韩国SK电讯（SKT）声称已将NIST后量子密码（PQC）算法应用于SK宽带公司的全球VPN系统中。SKT还表示，继去年12月获得10Gbps~100Gbps级密码模块的KCMVP认证后，于今年8月已完成量子通信加密设备混合密钥组合技术的开发，该技术将传统的基于公钥的加密密钥与量子密钥分发（QKD）产生的量子密钥相结合，用作现有加密设备的密钥。（来源：SKT官网）
原文链接：
https://news.sktelecom.com/181250
【美国Quantum Xchange与Fortinet合作推出量子安全SD-WAN】
9月6日消息，美国量子安全公司Quantum Xchange与网络安全公司Fortinet合作，为Fortinet 的安全SD-WAN（软件定义广域网）环境提供加密多样化及量子安全功能。将Quantum Xchange的密钥交付系统Phio TX与Fortinet 的下一代防火墙NGFW对接，通过量子保护隧道和栅格网络传输对称密钥，使得在Fortinet的SD-WAN或VPN的站点间传输的数据更加安全，不受包括量子攻击在内的许多密码威胁的影响。（来源：Quantum Xchange官网）
原文链接：
https://quantumxc.com/featured/fortinet-and-quantum-xchange-team-to-deliver-quantum-safe-sd-wan/
【丹麦制药公司诺和诺德投资约2亿美元开发制造全功能量子计算机】
9月21日消息，丹麦生物制药公司诺和诺德投资15亿丹麦克朗（约2亿美元），用以建造该国第一台全功能量子计算机，可应用于绿色转型、网络安全和研发新药等多个领域。该量子计算项目由诺和诺德基金会与哥本哈根大学合作启动，为期12年，并将与美国、荷兰、加拿大和丹麦的主要大学和行业的研究小组合作开展。（来源：诺和诺德基金会网站）
原文链接：
【哈佛大学和AWS成立联盟，推进量子网络的研究创新】
9月12日，哈佛大学和亚马逊网络服务（AWS）启动战略联盟，以推进量子网络方面的基础研究和创新。这项工作为哈佛大学教研人员主导的研究提供了大量资金，将支持哈佛量子计划（HQI）在量子存储、集成光子学和量子材料领域的研究项目。（来源：哈佛大学官网）
原文链接：
【摩根大通加入Q-NEXT量子研究中心，推动金融中的量子用例】
9月19日消息，全球金融服务公司摩根大通宣布加入美国Q-NEXT量子研究中心，并将与Q-NEXT合作推进量子技术在基础算法中的应用，包括在金融领域的应用，以及推进量子信息研究的发展。Q-NEXT由美国能源部（DOE）的阿贡国家实验室领导，是美国能源部国家量子信息科学研究中心。（来源：阿贡国家实验室官网）
原文链接：
https://www.anl.gov/article/jpmorgan-chase-is-newest-partner-in-qnext-quantum-research-collaboration
四、科技前沿
——国 内——
【无需光频传输的双场QKD系统】
北京量子研究院的研究人员实验实现了无需光频传输的双场QKD系统。该实验利用局域产生的光频率梳实现互干涉性，从而省去了以往双场QKD系统中常使用的体积庞大、源效率低，且难于稳定的干涉结构，实现了一种简单多用途的双场QKD系统，并可以在光纤距离差异达到100km的非对称链路上使用。该QKD实验系统中使用了调节精度MHz量级的超稳光源，经过微波驱动的相位调制后产生了25GHz间距的频率梳子，微波调制信号由铷原子频率标准锁定。该QKD系统有效主频为500MHz，在总长615.32km的超低损耗光纤对称链路上实现了0.32bit/s的成码率；并在总长400km的，距离差异达到100km的非对称光纤链路上实现了约46bit/s的成码率。该成果以预印本形式发表于Arxiv。
原文链接：
https://doi.org/10.48550/arXiv.2208.09347
【自由运行的长距离参考系无关QKD】
国防科技大学、北京邮电大学、空军工程大学和中山大学的研究人员利用新型参考系无关QKD协议实现了远距离的自由运行QKD实验。该系统使用的参考系无关QKD协议，运用了非匹配基矢探测数据监测参考系适配程度，并通过对探测数据的分类后处理，实现了在任意参考系失配条件下成码，并能在一定程度上抵抗参考系漂移。这一协议可以简化QKD收发系统的基矢校准过程，对于星地QKD系统尤其具有实用意义。该实验系统采用了80MHz工作主频，在长度100km、衰减31.5dB的光纤链路上实现了约800bit/s的成码率。该成果9月26日发表于《npj Quantum Information》。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41534-022-00630-3
【用于医疗物联网私密电子医疗记录安全的量子区块链框架】
南京大学、北京邮电大学和湖北大学的研究人员提出了一种用于医疗物联网私密电子医疗记录安全的量子区块链框架方案。该框架方案是一种基于量子互联网的应用，采用纠缠光子构建区块，数据的哈希值则存储在单个Qubit上。作者称该方案具有针对量子计算攻击的强安全性，能够抵御外部攻击、截取测量重发攻击和纠缠测量攻击等。该成果9月12日发表于《Information Sciences》。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.ins.2022.09.028
——国 际——
【纠缠光原子钟的简单量子网络】
英国牛津大学的研究人员首次实验演示了利用纠缠原子实现的高精度光钟网络。该实验实现了2个通过2m光纤连接的⁸⁸Sr⁺离子之间的纠缠，并发现纠缠使得频率测量的不确定度比标准量子极限（SQL）减小了1/ √2，达到了海森堡量子极限的预期，从而第一次演示了利用光原子钟的宏观尺度纠缠来提高时间测量精度。研究者声称，原则上他们发展的技术可以将这一网络拓展成为多节点网络，从而进一步减小测量不确定，并可利用参量下转换技术实现在更远距离的光钟纠缠。该成果9月22日发表于《Nature》。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05088-z
【片上高纯度不可区分单光子源有序阵列：走向量子光路】
美国南加州大学和IBM研发中心的研究人员实现了高纯度和高度不可区的片上单光子源有序阵列。利用独特的衬底编码尺寸收缩外延生长（SESREs）技术，研究人员在GaAs材料平台中实现了单光子纯度大于99%，双光子干涉对比度大于82%的5X8单光子源阵列。利用SESREs生产的单光子源阵列，较容易实现水平发射，更适于片上量子网络。研究者声称，进一步通过低温控制、Purcell增强等技术，有望将通过SESREs生产的单光子源阵列的单光子纯度和不可区分性继续提高到可与目前最好的非片上单光子源相当。从而为实现片上光学量子计算、通信和传感铺平了道路。该成果发表于9月2日的《Science Advance》。
原文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn9252
【量子非局域效应将量子激光雷达信噪比提高40dB以上】
加拿大多伦多大学的研究人员演示了比目前单光子计数成像系统的信噪比高43dB的量子成像系统。利用时间-能量纠缠光子对的时域强关联，该系统实现了对于光子色散的非局域抑制，从而将信噪比相比单光子计数成像系统提高了3个数量级以上，提高程度最高可达43dB。该成果9月15日发表于《Nature Communications》。
原文链接：
https://doi.org/10.1103/physrevapplied.18.024067
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