光子盒研究院出品
01
本周頭條
This week's headlines
美國白宮要求各機構6個月内啟動抗量子加密遷移工作
美國白宮管理和預算辦公室（OMB）近期釋出了一份新聲明，概述了聯邦機構需要在運作量子計算機之前開始向抗量子密碼遷移。
該新聲明要求聯邦機構清點其目前的加密硬體和軟體系統，強調需要額外網絡安全協定的高價值資産和高影響系統。随後，機構上司層的任務是将這些資訊彙編成一份報告，其中包含他們對高風險資訊資産和系統的個人總結，供國家網絡主任辦公室和網絡安全與基礎設施安全局幫助預算、計劃和執行從标準的過渡到有效的抗量子密碼。OMB還指出，各機構送出的高風險系統将主要處理敏感資料，這些資料可能會被任何量子黑客攻擊所利用。政府要求各機構必須在2023年5月4日之前完成OMB的請求。在聲明釋出後的30天内，各機構将指定負責收集密碼系統資訊的負責人，同時OMB将繼續釋出有關收集系統清單的說明。
美國聯邦首席資訊安全官Chris DeRusha：“拜登-哈裡斯政府正在努力確定美國在新興的量子計算領域的上司地位，這場全球技術競賽既有希望也有威脅。我們正在優先考慮保護聯邦政府的敏感資料免受量子計算機未來可能的危害；這一行動标志着一項重大任務的開始，讓我們的國家為這項新技術帶來的風險做好準備。”
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4672664.html?templateId=520429
谷歌開始使用抗量子密碼保護内部通信
谷歌報告，稱該公司已經在使用抗量子密碼（PQC）安全技術來抵禦先竊取後解密的黑客攻擊。谷歌雲已經啟用了谷歌内部傳輸中加密協定應用層的算法傳輸安全ALTS協定，確定公司内部基礎設施上的通信經過身份驗證和加密。
該團隊表示：廣泛部署和審查的公鑰密碼算法（例如RSA和橢圓曲線密碼術）對于今天的對手來說是高效和安全的。然而，正如谷歌雲CISO Phil Venables在7月份所寫的那樣，公司預計未來大規模量子計算機将徹底打破這些算法。密碼學界已經開發出這些算法的幾種替代方案，通常稱為抗量子密碼(PQC)，團隊希望它們能夠抵禦量子計算機驅動的攻擊。而用PQC保護資料是必要的，原因有二：攻擊者今天可能會存儲加密資料，并在獲得對量子計算機的通路權限時對其進行解密（也稱為“先竊取後解密”攻擊）；産品生命周期可能會與量子計算機的到來重疊，并且很難更新系統。
谷歌表示：“抗量子密碼遷移在規模、範圍和技術複雜性方面帶來了獨特的挑戰，這是業内以前從未嘗試過的，是以需要格外小心。這就是我們使用混合方法在ALTS中部署NTRU-HRSS的原因。我們将兩個方案組合成一個單一的機制，使得有興趣破壞該機制的對手需要破壞這兩個基礎方案。”
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4683955.html?templateId=520429
總投資24億歐元，歐洲将建設量子衛星網絡
歐洲議會已同意支援一項24億歐元的計劃，旨在建立一個安全的量子衛星網絡。安全連接配接計劃将于2023年至2027年運作，以在近地軌道(LEO)部署衛星星座，其中将包括用于歐洲量子通信基礎設施(EuroQCI)安全加密的最新量子通信技術。而IRIS²（衛星彈性、互連和安全基礎設施）是繼用于導航的伽利略和用于監測的哥白尼之後的第三個旗艦太空計劃。歐盟委員會表示，它是該地區主權、自主和安全連接配接基礎設施的關鍵。
該量子衛星網絡将于2024年開始營運，将支援歐盟大使館在邊境監控、危機管理和安全通信方面的各種政府應用，但它也将允許大衆市場應用，包括移動和固定寬帶衛星接入、衛星B2B服務的中繼、交通的衛星接入、衛星增強網絡和衛星寬帶以及基于雲的服務。該網絡将確定以不受限制的方式保證通路，避免對第三國的依賴并增強歐洲價值鍊的彈性。它還将增加有效載荷，以促進整個聯盟高速寬帶和無縫連接配接的發展，消除通信死區并增強成員國領土之間的凝聚力，并允許在聯盟以外具有戰略意義的地理區域實作連接配接。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4672687.html?templateId=520429
QuTech取得拓撲量子比特重要進展
傳統計算機使用比特執行操作，比特可以是零或一，而量子計算機使用量子比特。量子比特作為未來量子計算機的基石之一，可以是光子或電子，或任何可以以所謂的量子态存在的系統。來自QuTech和埃因霍溫科技大學的科研團隊在量子比特研究方面有了重要突破。
該團隊現在通過使用在特殊生長的半導體納米線中定義的量子點證明了等自旋配對的存在，并且在這項研究中，直接測量了自旋極化量子點之間的等自旋配對。成對的電子從傳統的超導體感應到半導體納米線中，其特性強制實作等自旋極化。
實驗通過證明破壞庫珀對可以導緻兩個具有相同自旋極化的電子來證明配對，其結果也證明了對量子點之間配對的可控檢測。實作所謂的由幾個量子點組成的人工Kitaev鍊需要在一系列量子點中實作配對，這是對拓撲量子比特的應用中一種很有前途的方法。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697726.html?templateId=520429
中國科大郭光燦團隊實作通訊波段的按需式量子存儲
中國科大郭光燦院士團隊在固态量子存儲領域取得重要進展。該團隊李傳鋒、周宗權研究組基于摻铒波導實作了通訊波段光子的按需式量子存儲，向建構大尺度光纖量子網絡邁出重要一步。該成果于11月15日發表在國際知名學術期刊《實體評論快報》上。
李傳鋒、周宗權研究組在摻铒矽酸钇(Er:YSiO)晶體上利用雷射直寫技術自主加工了光波導，并在波導兩端直接粘貼內建了普通的單模光纖。為了實作按需式讀取，研究組進一步利用電子蒸鍍技術在波導兩側加工了片上電極，進而利用電場誘導的斯塔克效應來實時調控波導内铒離子的相幹演化。通過極化铒離子的電子自旋，并初始化其核自旋狀态，光子的存儲效率被提升至10.9%，這一效率相比此前報道的可內建通訊波段量子存儲獲得了5倍的增強。電場調控的按需式量子存儲保真度達到98.3%，遠超考慮了存儲效率和光子統計的經典極限。
該成果基于铒離子實作了通信波段的按需式量子存儲，并且這一光纖內建器件可以直接對接現有的光纖網絡。在經典通信領域，摻铒光纖放大器的發明使得長距離光纖通信成為現實，類似地，基于铒離子的量子存儲也可用于克服長程量子通信中的指數級損耗，使得铒離子有望再在量子網絡的建設中扮演重要角色。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4672728.html?templateId=520429
02
戰略政策
Strategy & Policy
印度與歐盟就氣候、量子技術簽署協定
印度和歐盟于11月21日在雙方今年早些時候啟動的貿易和技術委員會的基礎上簽署了氣候模組化和量子技術等領域的合作協定。印度電子和資訊技術部(MeitY)與歐盟委員會通信網絡、内容和技術總司在虛拟儀式上簽署了“關于高性能計算(HPC)、極端天氣和氣候模組化以及量子技術的合作意向書”。
該協定基于雙方在5月8日印歐上司人會議上深化量子和高性能計算技術合作的承諾。歐盟聲明稱：“在4月25日決定成立歐盟-印度貿易和技術委員會(TTC)的背景下，該協定的簽署具有重要意義”。在雙方釋出的聲明中提到，新協定旨在促進在生物分子藥物、新冠病毒療法、緩解氣候變化、預測自然災害和量子計算等領域使用印度和歐洲超級計算機在高性能計算應用方面的合作。
根據這一夥伴關系，印度和歐盟将利用雙方的專業知識來優化高性能計算，以開發多個領域的先進技術解決方案，并且該協定還将允許雙方共同探索量子技術的前沿。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4683951.html?templateId=520429
日本成立量子技術國際合作中心
由日本政府制定的綜合創新戰略促進委員會于2022年提議在沖繩科學技術研究所（OIST）建立一個量子技術國際合作中心，作為其“量子未來社會願景”的一部分。該中心現在是日本十個量子技術創新中心之一。OIST啟動了OIST量子技術中心(OQT)，該中心于2022年10月31日開始建立，旨在推動量子技術國際合作中心的研究和創新。
OIST量子資訊科學與技術部門負責人Kae Nemoto教授被任命為OQT的主任。OQT将作為國際交流中心，幫助促進全球研究合作，同時吸引和培養量子領域目前和未來的領先科學家。OQT将通過促進量子實體、計算機科學、資訊工程和其他相關研究領域的跨學科研究和創新，尋求為從量子計算機到量子安全的廣泛量子技術做出貢獻。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4684017.html?templateId=520429
西班牙啟動未來量子網際網路研究計劃
近期，西班牙加泰羅尼亞的六家研究機構正式啟動了新的研究計劃，旨在開展量子技術研究，最終目标是将其應用在未來的歐洲量子網際網路中。該項目在未來三年内獲得了1500萬歐元的資助，其中970萬歐元來自于歐盟複蘇基金的資助，并通過科學與創新部獲得了其餘530歐元。
該計劃的主要目标是研究目前尚未商業化的概念和技術的開發，包括通信和計算、傳感器和量子材料。将讨論可以內建到電信網絡中的各種類型的硬體和軟體。還将為那些目前未知的最适合長距離的技術尋找解決方案。與此同時，将開展量子中繼器和存儲器的開發工作，以通過光纖實作超過100公裡距離的量子通信。同時，團隊還将研究時間信号的超精确分布、量子傳感器和分布式量子計算的連通性以及量子材料特性的探索技術。
從短期來看，量子通信在電信領域引起了極大的興趣，特别是在網絡安全領域，它為目前現有技術提供了一個額外的安全層，用于通過網際網路安全傳輸資料和資訊。最終目标是實作所謂的量子網際網路，它将通過能夠嚴格配置設定量子資源的網絡連接配接各種量子系統，如計算機、處理器、模拟器和傳感器。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4702346.html
芬蘭将與印度合作開發5G/6G、量子和超級計算
芬蘭正在與印度就5G和未來6G移動技術領域展開合作。兩國将率先探索量子計算和超級計算之間的複雜融合，并将其作為解決基于高能效硬體的未來工業解決方案的突破口。通路印度期間，芬蘭教育、科學和文化部長Petri Honkonen會見了聯邦科學技術部長Jitendra Singh，雙方就廣泛的問題進行了交談，為建立印芬量子計算虛拟網絡中心奠定了架構。兩國學術界、工業界和初創企業将積極參與量子計算和可持續性發展計劃。
芬蘭正在與印度合作開發5G/6G技術。芬蘭是最早探索量子計算和超級計算之間複雜融合的國家之一，Petri表示這将是與印度最先進的合作，同時也是了解混合量子計算技術解決現實問題的潛力的突破。高性能計算應用程式将徹底改變我們跟蹤氣候變化和自然災害的方式。但除5G之外，還有關于下一代包括6G在内的技術的熱議。芬蘭部長強調6G可以帶來的技術突破範圍将推動工業和經濟活動大規模發展。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4684023.html?templateId=520429
印度新德裡建立量子技術中心
印度德裡國際資訊技術學院(IIIT Delhi)建立了一個新的量子技術中心(CQT)。該中心将專注于上司量子技術不同方面的研發，與行業和政府機構合作進行産品開發，促進跨學科研究，與印度和國外的其他研究實驗室合作，并向學生傳授相關技能以在量子技術領域追求成功的技術突破。
IIIT Delhi主任Ranjan Bose教授說：“IIIT-Delhi的量子技術中心将從事量子計算、量子通信以及量子材料和器件的跨學科研究和開發。它将緻力于開發可負擔的解決方案，重點關注印度特有的機會和環境。它還将有助于培養大學生、研究所學生和更高水準的熟練勞動力，進而推動印度的量子技術發展。”
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4684036.html?templateId=520429
台灣鴻海集團将于加拿大成立量子軟體中心
台灣鴻海集團于11月23日宣布，将與加拿大Mitacs（Mathematics of Information Technology and Complex Systems）簽署合作協定，雙方将在加拿大進行量子前瞻技術研究。與此同時，鴻海将在加拿大成立軟體研發中心，第1階段将征募超過百名以上設計與工程人才，聚焦電動車駕駛體驗、人機互動等軟體開發。
本次合作協定由鴻海研究院執行長李維斌與Mitacs執行長John Hepburn親自簽署，Mitacs将運用其在加拿大龐大的高等教育研究機構網絡，提供資金及人才發展方面建議，鴻海研究院則專注于推動量子領域研究。此協定也是鴻海擴大在加拿大的研發及創新能力，開始關鍵布局的第一步，除了量子研究外，未來鴻海将尋求在加拿大建立研究及設計機構，進一步創造就業機會，推動在地經濟成長。
鴻海研究院執行長李維斌表示，本次合作希望研究院能引進加拿大專業人才，共同投入前瞻技術研究，初期将以量子技術領域為研究主軸。通過Mitacs，鴻海希望在加拿大建立量子計算研究項目，并在第一年内招聘約5~10名研究型實習生。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691155.html?templateId=520429
03
量子計算與模拟
Quantum computing & simulation
歐洲量子算法公司推出新藥研發平台Aurora
位于赫爾辛基的初創公司Algorithmiq擅長開發量子算法來解決生命科學中的複雜問題，并于近期推出了最先進的藥物研發平台Aurora。Aurora平台将有助于實作藥物探索和開發的範式轉變，使Algorithmiq能夠徹底改變新藥的發現方式，進而可以快速、高效和具有成本效益地将其推向市場。使用其從量子裝置中提取資訊的專有方法，Algorithmiq最早将在明年展示出有用的量子優勢。Aurora将用于解決與藥物研發相關的問題，例如量子計算機上的蛋白質配體結合。
藥物研發的最大挑戰之一是能否準确預測藥物分子與我們體内某些蛋白質的結合，這些蛋白質是導緻特定疾病的原因。Aurora結合了最先進的經典和量子化學模拟算法。操作過程分為三步：預處理、處理和後處理。它的工作原理是優化量子計算機的輸入，通過僅對分子最相關的部分進行模組化來降低問題的複雜性，然後在錯誤清零之前在硬體上執行計算。Algorithmiq從量子計算機中提取有用資訊的專利和可擴充方法随着量子比特數量的增加而擴充，使其保持在最先進硬體的最前沿。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4672721.html?templateId=520429
德州大學大河谷分校獲得80萬美元資助，用于推進量子研究
美國德州大學大河谷分校（UTRGV）實體與天文學系副教授Hamidreza Ramezani博士已獲得美國國家科學基金會為期三年（2022年至2025年）的800,000美元資助，用于進行量子光學研究。
Ramezani主要研究如何将光子作為單個量子粒子用于建構下一代量子計算機和裝置，并将以“用于穩健全光量子器件的光子晶格”為題，開展一項開創性研究項目，提出創新的光子晶格來研究相對未被探索的量子現象。除了在該項目中進行的前沿研究外，該筆資金還通過為參與該項目的所有學生建立一個學者學院，支援UTRGV、路易斯安那州立大學和加州大學之間學術協同的發展。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4683992.html?templateId=520429
Q-CTRL和Classiq合作改進量子算法開發
量子控制基礎設施軟體的全球上司者Q-CTRL和量子算法開發軟體的上司者Classiq今天宣布建立合作夥伴關系，以提供端到端的平台來設計、執行，并分析量子算法。新的合作夥伴關系将Classiq的量子算法設計平台與Q-CTRL旨在提高硬體性能的先進量子控制技術相結合。此次合作結合了該行業領先的量子産品團隊，聯合了專家開發人員、實體學家和科學家的研究。
該合作項目将提供一個單一界面，開發人員可以在其中使用這兩種解決方案來建立算法并使用高性能錯誤減少技術運作它們，進而簡化從量子計算機獲得有用見解的端到端過程。兩家公司開發的強大技術減少了對使用者量子計算專業知識的需求，使開發人員能夠專注于對他們最重要的特定領域應用程式。客戶可以使用這些工具來充分利用當今的硬體，并建構有用的量子算法來解決世界上一些最困難的計算問題，例如金融、用于藥物發現的量子機器學習和優化物流問題。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691156.html?templateId=520429
QCI推出免費軟體，可解決10,000個變量的量子計算問題
作為可通路的全堆棧量子解決方案的上司者，Quantum Computing Inc.(QCI)于美國東部時間11月22日釋出了一款免費軟體，使D-Wave的客戶能夠快速将他們的二次無限制二進制優化（QUBO）問題轉化為哈密頓方程然後可以通過QCI行業領先的Dirac 1熵量子計算(EQC)系統來解決。QCI通過Dirac 1為量子退火爐的使用者提供了快速解決多達10,000個變量的現實世界業務問題的能力。
QCI首席營運官兼首席技術官William McGann博士說：“根據市場回報，量子技術的使用者因無法解決與業務相關的規模問題而感到沮喪。是以我們相信我們的解決方案将改變量子退火爐使用者的遊戲規則，他們以前僅限于解決小尺度的問題。現在，他們可以在幾分鐘内将現有的QUBO轉化為哈密頓過程，根據需要擴充問題，并用Dirac 1解決它們。我們相信，QCI的熵量子計算機背後的方法論和核心技術與其他受量子啟發的技術相比具有顯着優勢，能夠為密集、複雜的問題提供優化的解決方案。”
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691161.html?templateId=520429
PASQAL加入歐洲裡德堡量子計算項目
量子計算公司PASQAL宣布已經開始參與歐盟委員會最近啟動的裡德堡量子計算項目(EuRyQa)的歐洲基礎設施。該項目受歐洲地平線計劃的資助，旨在開發基于裡德堡原子的可靠而強大的量子處理器，作為歐洲可擴充量子計算的領先技術。
PASQAL專注于基于數百個中性裡德堡原子陣列開發最先進的、完全可程式設計的量子處理器。為了防止原子在這些陣列中發生碰撞，旗下的科學家使用雷射來固定它們并将其彼此遠離。然而，要進行量子計算，中性原子應該能夠互相作用，這是通過将它們激發到所謂的裡德堡能級來實作的。
PASQAL量子軟體和應用程式負責人Loïc Henriet表示：“裡德堡原子陣列已經展示了它們在模拟量子計算方面的巨大潛力。PASQAL團隊非常榮幸能夠參與這一重要的跨國合作，為将歐洲置于量子時代的前沿做出貢獻。”
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691162.html?templateId=520429
量子計算公司Rigetti Computing釋出第三季度财務報表
Rigetti釋出的财務報表顯示，2022年第三季度收入為280萬美元，而上一季度的收入為210萬美元。毛利潤為200萬美元，而上一季度為130萬美元，GAAP淨虧損為1880萬美元，而第二季度為1000萬美元。公司本季度末現金和現金等價物為1.61億美元。由于發現前期未支付和未确認的電力公用事業費用，該公司需要将第三季度業績的報告推遲大約一周，并繼續重述其第一季度和第二季度的業績。他們還需要對已發行的金融認股權證的會計處理進行調整。
該公司表示，他們計劃于2023年初釋出第四代84量子比特Ankaa處理器和2023年底由四個連接配接的Ankaa晶片組成的336量子比特Lyra計算機，并且已經取得技術進步。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691174.html?templateId=520429
量子算法節省計算電子動力學的時間
HZB（柏林Helmholtz-Zentrum）理論化學小組首次使用在完全不同的背景下開發的量子計算機算法來計算分子的電子密度以及它們在光脈沖激發後的動态演變。
小組為未來完全無錯誤的量子計算機開發了一種算法，并在模拟十個量子比特的量子計算機的經典伺服器上運作它。實驗将研究限制在較小的分子中，以便能夠在沒有真正的量子計算機的情況下進行計算，并将它們與傳統計算進行比較。事實上，量子算法産生的結果符合預期。而與傳統計算相比，量子算法也适用于使用未來的量子計算機計算更大的分子。因為這與計算時間有關。它們随着構成分子的原子數量的增加而增加。傳統方法的計算時間會随着每個額外的原子而倍增，但量子算法并非如此，這使得它們擁有更快的運算速度。
該研究展示了一種以非常高的空間和時間分辨率提前計算電子密度及其對光激發的“響應”的新方法。這使得模拟和了解超快衰變過程成為可能，并且在由所謂的量子點制成的量子計算機中也至關重要。該方法還可以預測分子的實體或化學行為，例如在吸收光後電荷的轉移變化，這可以促進光催化劑的開發，用于在陽光下生産綠色氫，或有助于了解眼睛中光敏受體分子的過程。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691206.html?templateId=520429
俄羅斯科學實作基于fluxonium量子比特的高保真門
來自俄羅斯科學技術大學和鮑曼莫斯科國立技術大學的科學團隊是世界上最早使用超導fluxonium量子比特實作雙量子比特操作的團隊之一。其使用的fluxonium量子比特具有更長的生命周期和更高的運算精度，是以可被用來制作更長的算法。該團隊現已發表一篇關于使量子計算機的建立更接近現實的研究文章。
量子比特的主要任務是無誤地存儲和處理資訊，但意外噪音甚至僅僅是被觀察都可能導緻資料丢失或更改。超導量子比特的穩定運作通常需要極低的環境溫度——接近零開爾文，比開放空間的溫度低數百倍。在實驗中，為了保護量子比特免受噪聲影響，研究人員在電路中添加了一個超電感（一種對交流電具有高電阻的超導元件），它是一個由40個約瑟夫森結組成的鍊——兩個超導體的結構被一層薄薄的電媒體隔開。由此産生的Fluxonium量子比特比transmon更複雜，主要優點是它們可以在大約600MHz的低頻下運作。為了實作通用的邏輯運算，團隊采用了雙量子比特門。由于可調諧耦合元件，該裝置不僅同時獲得99.22%以上的兩個量子比特操作的準确性，還可以抑制量子比特之間的互相作用，進而運作執行并行的單量子比特操作的準确性為99.97%。
計算量子比特的低頻率不僅為更長的量子比特壽命和閥門操作的準确性開辟了道路，也将産生更長的算法，同時還使在量子比特控制線中使用亞千兆赫茲電子成為可能，這大大降低了複雜性量子處理器控制系統。在未來，科學家們計劃繼續研究基于fluxonium量子比特的計算，優化量子比特控制系統，提高讀出率，并開始開發基于它們的多量子比特系統。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691216.html?templateId=520429
俄羅斯首次展示四量子比特量子處理器
來自俄羅斯國家研究型技術大學（NUST MISiS）超導超材料實驗室的科學家與莫斯科實體技術學院（MIPT）的同僚合作，在俄羅斯首次實作了四量子比特量子處理器。該處理器示範了保真度高于97%的Controlled-Z門。該實驗是在MIPT人工量子系統實驗室開發和制造的超導內建量子電路上進行的。
在本研究中，MIPT科學家開發了一種用于量子模拟的基于transmon的量子內建電路，其中包含五個電容分流電荷量子比特，其中一個未用于本實驗。量子比特彼此電連接配接，可以實作兩種不同類型的互相作用：量子比特之間的交換能量和在|0⟩和|1⟩疊加中控制彼此相位的變化。為了利用單個微波諧振器實作量子比特的非破壞性讀取，研究人員使用了由MIPT和MISIS科學家聯合開發的寬帶約瑟夫森參數放大器。
該實驗所用的裝置和程式代碼均由莫斯科國立鋼鐵合金學院大學的科學家提供。該程式代碼是較早開發以便用于示範基于雙量子比特的量子處理器上的雙量子比特操作，并允許以高于97%的保真度實作校準的CZ操作。該實驗表明，雙方合作期間取得的技術水準和實驗能力足以實作中等規模的量子器件而無需糾錯。聯合項目的下一階段将側重于8量子比特量子模拟器和處理器的開發和測試。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4692749.html?templateId=520429
“量子總線”平台進一步推動可擴充量子計算發展
在具有數百萬個量子比特的大型晶片上，量子比特會出現糾纏或耦合問題。自然糾纏發生在100納米的有限範圍内。是以，在過去幾年裡，來自于利希研究中心JARA量子資訊研究所和亞琛工業大學的研究人員一直在嘗試建立一個可擴充的平台，可以在晶片中實作更長距離的糾纏，并試圖減少晶片中所需的信号線。
他們的目标是将部分控制電子裝置直接內建到晶片上，采用基于矽和鍺的半導體自旋量子比特來實作這一點。這些自旋量子比特使用與傳統矽晶片類似的技術制造，幫助該團隊取得了突破，使他們能夠解決耦合問題。團隊提出了一種允許遠距離傳輸資訊的量子穿梭機，這個耗時5年多的項目最近才得以實作。目标是在晶片中傳輸超過10微米的糾纏，以確定支援數百萬量子比特的架構。除了傳輸糾纏，該團隊的另一個目标是簡單化，因為他們希望最大限度地減少傳輸此資訊所需的信号線或輸入。
JARA團隊提出的解決方案取決于4個簡單的正弦脈沖。這些簡單的脈沖會産生均勻的勢波，電子會在勢波上“沖浪”或到達目的地。這項技術的穩健性使其不需要太多控制，隻需幾個脈沖，也不會太複雜，同時仍能有效地傳輸電子。是以，從理論上講，這項技術是一種非常穩健的方法，可以傳輸或“穿梭”電子，進而在彼此相距很遠且沒有局部連接配接的量子位之間建立糾纏。該團隊目前已能夠将電子傳輸560納米5000次而沒有任何重大錯誤。這相當于2.8毫米的距離，是以該技術取得了顯著成果。後續将繼續他們的研究，表明該技術可以在傳輸過程中保留電子自旋中的量子資訊，而這種“量子總線”可能成為未來可擴充量子晶片的基礎。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697704.html?templateId=520429
科學家研究了超導量子比特弛豫時間的動力學
為了克服目前量子計算的問題，相關領域提出了所謂的超導量子比特。自從首次實作相幹動力學以來，這些類型的量子比特的發展導緻相幹時間提高了五倍。近期，美國IBM沃森研究中心的科學家們展示了對超導量子比特弛豫時間動力學的研究，這是高性能量子計算的關鍵選項之一。
目前公認需要進一步改進以充分發揮超導量子比特在增強量子處理器性能方面的潛力。此外，建構具有最佳容錯能力的量子計算機仍然是量子計算領域的一個關鍵挑戰。團隊展示了一種用于研究這些系統的新型快速光譜技術，所提出的技術采用基于微波的方法，主要優點是它不需要額外的硬體。該技術使用了具有異音特性的微波音調，它提供了弛豫時間的增強光譜分辨率。這顯着改進了傳統的基于通量的兩級系統光譜方法。弛豫時間下降揭示了頻率水準，重複頻率掃描用于研究系統的弛豫機率時間動态。團隊使用這種方法将長時均值和短時均值相關聯，包括多個月的跨度和局部量子位頻率，這些均值用于對十個量子比特的短時均值進行平均。最終得出的結論，局部量子比特頻率提供了長期行為的增強和快速相關性。
超導量子比特因為增強了相幹性，已然成為未來先進量子計算機的備選。該團隊的方法利用全微波技術，可以顯著改進量子計算領域，揭示先進的基于超導量子比特的系統中的動力學和相關性。盡管瓶頸依然存在，但這是朝着完全實作無故障量子計算技術邁出的一步。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697732.html?templateId=520429
地平線量子計算公司啟動歐洲擴張計劃
總部位于新加坡的地平線量子計算公司（Horizon Quantum Computing）專注于軟體開發工具以釋放量子計算硬體的潛力，于11月24日宣布計劃在愛爾蘭設立其歐洲辦事處。本次地平線量子計算公司的擴張是其利用該地區熟練的量子計算和軟體工程人才的增長計劃的一部分。該計劃希望從豐富的人才資源中受益，并為歐洲的客戶提供服務，歐洲是世界上量子計算的主要市場之一。
由愛爾蘭人Joe Fitzsimons上司的團隊将在都柏林開設一個全新的辦事處，這是其在新加坡以外的第一個辦事處。該辦公室為未來六個月招聘10多個新職位鋪平了道路，招聘工作已經在進行中。該公司正在招聘一系列職位，包括産品經理和工程總監，他們将組建并上司一個新的軟體工程團隊。同時地平線量子計算還計劃與當地大學合作，提供實習機會。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4702337.html
武創院中科酷原量子計算企業聯合創新中心方案通過
11月23日，武創院中科酷原量子計算企業聯合創新中心建設方案專家咨詢論證會在武漢産業創新發展研究院召開。武創院院長李錫玲、武漢量子技術研究院院長徐紅星、中科院精密測量院和中科酷原首席科學家詹明生、中科酷原總經理湯彪參加會議。
專家組組長由中國科學院院士徐紅星擔任，武漢大學實體科學與技術學院教授袁聲軍、武漢光電國家研究中心副教授汪毅、國家資訊光電子創新中心研發總監傅焰峰、武漢光谷量子技術有限公司總經理彭博士等相關領域技術、市場專家組成專家組，為此次量子計算企業聯合創新中心的建設方案提供科學的評議與判斷。
專家組一緻認為，布局量子計算産業，是武漢市集中力量發展戰略新興産業的重要要求，量子計算在制藥、化工、汽車和金融等領域具有較大的潛在應用場景。
量子計算企業聯合創新中心将助力武漢打造國内量子技術及産業發展新高地。中科酷原與武創院深度合作，共建企業創新中心，貢獻自己的科研實力和企業管理能力，為加快推進武漢具有全國影響力的科技創新中心建設助力。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4702357.html
04
量子通信與安全
Quantum Communication & Security
SandboxAQ獲得美國空軍抗量子密碼合同
SandboxAQ企業向各國政府和全球1000強公司提供人工智能和量子(AQ)技術的複合效應，于近期獲得美國第一階段小型空軍部的商業創新研究(SBIR)合同，用于進行抗量子密碼庫存分析和性能基準測試。該合同優先考慮有利于國家利益的創新、兩用技術，對量子技術的發展意義重大。
SandboxAQ彙集了美國最優秀的量子密碼學專家團隊，其推出的PQC解決方案已被全球部分最大的銀行、醫療保健提供商和電信公司以及美國政府機構使用。根據其簽訂的合同，SandboxAQ将進行可行性研究，以确定其抗量子安全應用程式套件如何幫助空軍評估其密碼安全态勢并實施端到端的加密靈活架構來保護空軍和太空強制資料網絡免受量子攻擊。
SandboxAQ公共部門總裁Jen Sovada表示：“美國的對手正在收集加密資料，目的是在部署量子計算機後利用這些資料，這種方式被稱為‘先存儲後解密’攻擊。如果不緊急部署抗量子密碼或PQC，敵對國家手中的量子計算機可能會破壞美國的國家安全。PQC在國家安全系統中的部署預計需要數年時間，SandboxAQ很自豪能夠在最關鍵的第一步支援美國空軍。”
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4672660.html?templateId=520429
新加坡将與歐洲合作建設連接配接兩地的量子安全鍊路
作為建立全球量子安全網絡戰略的一部分，專注于量子通信的新加坡公司SpeQtral于近期宣布與網絡安全基礎設施和工程公司RHEA System Luxembourg(RHEA)建立戰略合作夥伴關系，計劃在新加坡和歐洲之間建立首批基于衛星的量子安全鍊路之一。
根據合作協定，RHEA将利用SpeQtral即将于2024年發射的衛星SpeQtral-1，以展示洲際量子密鑰分發（QKD）并在新加坡與歐洲航天局（ESA）成員之間交換加密密鑰狀态。這可能允許新加坡的任何量子安全城域網與盧森堡、加拿大和比利時的營運中的歐洲網絡和量子通信基礎設施連接配接。這一最新的合作夥伴關系源于RHEA更廣泛的三年計劃INT-UQKD，旨在開發和展示營運IT環境中QKD的國際用例。在ESA的ARTES計劃和新加坡空間技術與工業辦公室(OSTIn)的支援下，該合作計劃進一步增強SpeQtral為其全球客戶提供定制QKD技術的能力。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4672708.html?templateId=520429
中電信量子更新天翼量子密話
中電信量子全新更新天翼量子密話(以下簡稱：密話2.0)，在原有量子加密通話的基礎上，拓展了集圖文安全、語音安全、視訊安全、閱後即焚等于一體的高安全即時通訊功能。密話2.0安全即時通訊系統提供覆寫“端-邊-網-雲”一體化的移動辦公資訊安全保護，以及快速的部署實施能力、産品營運和全流程支撐服務，有效解決使用者在移動通訊辦公中的資訊安全問題。
此次全新更新的密話2.0版本，是将量子加密技術與即時通訊技術緊密融合，實作對使用者通話、資訊、檔案傳輸等場景下的加密保護：量子加密電話、加密視訊通話，一話一密，無懼監聽破譯；支援圖文、語音、視訊、檔案等資訊類型加密，保障資訊安全傳輸；支援撥打視訊通話，資訊閱後即焚，禁止截屏，有效預防資訊外洩；開放式移動工作台，可與外部應用高效對接，豐富應用場景。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691193.html?templateId=520429
SSH推出世界上第一個用于大型機的量子安全資料通信軟體
從量子計算中保護資料管理和雲化是2020年代的主要網絡安全挑戰之一，大型計算機也不受保護。為了應對這一關鍵問題，SSH宣布其即将推出的适用于IBM z/OS的Tectia SSH Server版本将具有量子安全功能，類似于2022年6月釋出的Tectia Client/Server。通過這次更新，大型計算機使用者将有一種簡單直接的方法來使他們的檔案傳輸和終端連接配接實作量子安全和面向未來。
量子計算将在不久的将來對加密提出挑戰，因為它有可能使經典密碼學變得無用。即使是現在，傳輸也可以被記錄下來，然後在完善的量子計算機出現後進行解密，這使得我們所說的長期保密變得脆弱。通過量子安全更新，Tectia SSH Server for IBM z/OS可以與Tectia Client/Server和最相關的第三方應用程式通信，以建立量子安全遠端通路、檔案傳輸和隧道連接配接進出主機。用于IBM z/OS的Tectia Server是目前唯一實作量子保密的大型計算機可用的安全資料通信。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697743.html?templateId=520429
法國衛星公司Unseenlabs采用量子安全加密
法國衛星公司Unseenlabs是一家使用衛星跟蹤船舶運動的公司，現已成為世界上第一家提供從衛星到雲的端到端後量子加密的公司，并将與量子加密開發商Secure-IC就新協定展開合作。
Unseenlabs在低地球軌道上擁有一組衛星，旨在随時跟蹤海洋上任何地方的任何船隻。公司支付訂閱費以通路這些資料，使他們能夠定位和監控船隻并確定它們的安全。它還可用于打擊污染、非法交通、海盜活動和其他對海洋和氣候的負面影響。為了應對量子計算飛速發展對傳統經典保密的威脅，公司、政府群組織正在使用即使是量子計算機也無法輕易解決的數學問題來研究後量子加密算法，而Unseenlabs是第一個在其整個網絡中實施該算法的衛星船隊營運商。
目前尚不清楚Unseenlabs在其七顆衛星上部署了哪些算法，但它是作為安全內建平台的一部分發射的，類似于物聯網裝置和大公司管理的裝置群中使用的平台。它将在該公司今年早些時候發射的最新一對衛星——bro-6和bro-7上提供。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4702340.html
05
量子傳感
Quantum Sensing
斯坦福大學實作具有模式糾纏自旋壓縮原子态的分布式量子傳感
量子傳感器用于精确計時、場傳感和量子通信。這些傳感器的分布式網絡之間的比較能夠在不同位置同步時鐘。傳感器網絡的性能受到技術限制以及與用于實作網絡的量子态相關的固有噪聲的限制。對于在每個節點處僅具有空間局部糾纏的網絡，網絡的噪聲性能最多随着節點數的平方根而提高。
近期，來自美國斯坦福大學的Benjamin K. Malia和Yunfan Wu等人組成的科研團隊證明了網絡節點之間的空間分發糾纏提供了更好的網絡規模擴充。一個共享的量子非破壞性測量将一個時鐘網絡與最多四個節點糾纏在一起。與沒有空間分布糾纏的網絡相比，該網絡的精度提高了4.5 dB，與在量子投影噪聲極限下運作的傳感器網絡相比，精度提高了11.6 dB。團隊同時展示了原子鐘和原子幹涉儀協定方法的普遍性，在科學和技術相關配置中針對傳感器輸出的本質差分比較進行了優化。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697719.html?templateId=520429
06
核心器件
Core Devices
賓大馮亮團隊開發的單晶片成功将量子資訊空間翻倍
賓夕法尼亞大學的研究人員創造了一種晶片，其安全性和穩健性超過了現有量子通信硬體。他們的技術以“qudits”進行通信，相比任何以前的晶片雷射器的量子資訊空間都是加倍的。材料科學與工程系(MSE)和電氣系統與工程系(ESE)教授馮亮等人組成的團隊在最近的一項研究中首次展示了這項技術。該小組與米蘭理工大學、跨學科實體與複雜系統研究所、杜克大學和紐約城市大學的科學家共同合作。
非量子晶片使用比特存儲、傳輸和計算資料，而最先進的量子裝置使用量子比特。處于大于兩個級别的疊加狀态的量子比特稱為qudit，以表示這些額外的次元。馮亮實驗室的四能級qudits使量子密碼學取得了重大進展，将資訊交換的最大密鑰速率從每脈沖1比特提高到每脈沖2比特。該裝置提供四級疊加，并打開了進一步增加通信容量尺寸的大門。該團隊在單個晶片上生成并控制了四能級系統，
Feng表示：“人們擔心無論多麼複雜的數學加密都會變得越來越無效，因為我們在計算技術方面進步如此之快。量子通信對實體而不是數學障礙的依賴使其免疫這些未來的威脅。繼續開發和改進量子通信技術比以往任何時候都更加重要。”
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4684022.html?templateId=520429
康甯公司的新型光纖可以傳輸光的雙光子量子态
由ICFO的ICREA教授Valerio Pruneri上司，旗下研究人員Alexander Demuth、Robing Camphausen和Alvaro Cuevas組成的團隊，與來自康甯公司的團隊以及來自Micro Photon Devices (MPD)的Ruggeri和米蘭理工大學合作，已經能夠成功地展示通過相分離的安德森定位光纖(PSF)傳輸光的雙光子量子态。
作為光纖制造專家，康甯創造了一種光纖，可以利用安德森定位在單根光纖中傳播多個光束。與多芯光纖束相反，這種PSF非常适合團隊的實驗，因為許多平行光束可以通過光纖傳播，它們之間的間距最小。ICFO團隊則設計了光學裝置，通過相位分離的安德森定位光纖發送量子光，并用SPAD陣列相機檢測到它的到達。SPAD陣列使他們不僅能夠檢測到光子對，而且還能将它們識别為成對。
在這次示範之後，ICFO團隊開始展示如何在未來的工作中改進他們的成果。為此，他們進行了比例分析，以找出針對810nm量子光波長的細長玻璃原絲的最佳尺寸分布。在對經典光進行全面分析後，他們能夠确定相分離光纖的目前局限性并提出改進其制造的建議，以最大限度地減少傳輸過程中的衰減和分辨率損失。這項研究的結果表明，這種方法對于量子成像或量子通信的實際應用中的可擴充制造過程具有潛在的吸引力，特别是對于高分辨率内窺鏡、糾纏分發和量子密鑰分發領域。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697711.html?templateId=520429
Scantinel Photonics融資1000萬歐元用以研發LiDAR解決方案
Scantinel Photonics是一家為移動和工業應用開發下一代LiDAR解決方案的初創公司，目前已獲得1000萬歐元的擴充A輪融資。該輪融資得到了PhotonDelta和目前投資者Scania Growth Capital以及ZEISS Ventures的支援。Scantinel将利用這筆資金向客戶推出調頻連續波(FMCW)LiDAR裝置。
與雷達和RGB相機等其他解決方案相比，LiDAR在檢測物體和映射方面具有更高的準确度和精度。它也更抗幹擾。這使其成為實作自動駕駛以及物流領域的理想選擇。然而，LiDAR裝置因為體積太大、價格昂貴或難以生産等原因，無法成為實用的替代品。現在，通過使用光子晶片，利用光而不是電子在微晶片中傳輸資訊，Scantinel開發了突破性的FMCW LiDAR解決方案，該解決方案具有強大的功能、可承受的價格和大規模生産的可擴充性，使LiDAR能夠在工業和移動領域得到廣泛應用。該技術提供超過300米的檢測範圍，具有卓越的分辨率和固态掃描。Scantinel已與全球主要的汽車、移動和工業公司簽署了多項合作協定。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4702352.html
研究人員成功以極高精度控制單個光量子
來自瓦倫西亞、明斯特、奧格斯堡、柏林和慕尼黑的德國和西班牙的研究團隊成功以極高的精度控制了單個光量子。團隊分享了他們如何通過聲波以GHz頻率在兩個輸出之間來回切換晶片上的單個光子。這種方法可用于聲量子技術或複雜的內建光子網絡。
光波和聲波構成了現代通信的技術支柱。使用晶片上的納米級聲波以GHz頻率處理信号，以便在智能手機、平闆電腦或筆記本電腦之間進行無線傳輸。研究團隊成功地在指甲大小的晶片上生成單個光子，然後以前所未有的精度控制它們，通過聲波精确計時。該晶片配備了用于光量子的微小“傳導路徑”，即所謂的波導。
它們比人的頭發細約30倍。此外，該晶片還包含量子光源，即所謂的量子點。
研究人員認為他們的成果是混合量子技術道路上的一個裡程碑，因為他們結合了三種不同的量子系統：量子點形式的量子光源、産生的光量子和聲子。混合量子晶片由瓦倫西亞大學設計，并使用慕尼黑工業大學生産的量子點在保羅德魯德固态電子研究所制造，該成果超出了研究團隊的預期，在聲量子技術方面又邁出了決定性的一步。明斯特大學的Mauricio de Lima博士說：“我們已經在竭盡全力增強我們的晶片，以便我們可以根據需要對光子的量子态進行程式設計，甚至可以在四個或更多輸出之間控制具有不同顔色的多個光子。”
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4684003.html?templateId=520429
07
基礎研究
Basic Research
科學家首次将多個納米粒子獨立于其電荷冷卻到幾毫開爾文
實體學家在過去常将物體冷卻到接近絕對零的溫度進行實驗，雖然單獨使用雷射可以冷卻原子，但納米粒子則需要電荷并且必須使用電場進行控制才能實作最佳冷卻。現在，由資訊技術和電氣工程系的Lukas Novotny教授上司的一組ETH科學家發現了一種技術，可以将多個納米粒子獨立于其電荷捕獲和冷卻到幾毫開爾文。這為研究此類粒子的量子現象以及開發高靈敏度傳感器開辟了新途徑。
研究人員使用了一種高度聚焦的雷射束（也稱為光鑷）來捕獲真空裝置内尺寸小于200nm的微小玻璃球體。由于其動能，球體在光鑷内來回擺動。粒子的溫度越高，其動能就越大，是以振蕩幅度也越大。光檢測器收集球體散射的雷射，可用于監測球體在任何特定時間在光鑷内振蕩的力度和方向。Novotny和他的同僚随後使用該資訊來減慢并進而冷卻納米粒子。這是通過在球體振蕩的相反方向上搖動光學鑷子來實作的，使用電子控制的偏轉器顯着改變雷射束的方向，進而改變鑷子的位置。
在糾纏态下，對一個粒子的測量會立即改變另一個粒子的量子态，盡管這兩個粒子并未直接接觸。到目前為止，這種狀态主要是通過光子或單個原子實作的。團隊則希望有朝一日能夠用相當大的納米粒子建構糾纏态。納米粒子保持電中性的能力還有其他好處，例如可以建構極其靈敏的傳感器。在分析物體之間非常微弱的引力互相作用或尋找假設的暗物質時，最好消除盡可能多的附加力，其中最常見的是帶電粒子之間的靜電力。ETH研究人員的政策也為這些領域提供了新的視角。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691177.html?templateId=520429
巴塞爾大學首次檢測到超導體電子自旋之間的負相關性
兩個電子通過自旋可以糾纏在一起。在超導體中，電子形成所謂的庫珀對，負責産生無損電流，其中各個自旋糾纏在一起。瑞士巴塞爾大學的Christian Schönenberger教授和Andreas Baumgartner博士的團隊與來自意大利的Lucia Sorba教授上司的研究人員合作，通過實驗證明長期以來的理論預期：來自超導體的電子總是成對出現，且自旋相反。
在團隊的研究中，研究人員使用了由納米磁鐵和量子點制成的自旋過濾器。通過這種創新的實驗裝置，團隊測量到一個電子的自旋指向上方，而另一個電子指向下方，反之亦然。接着研究人員通過使用他們在實驗室開發的旋轉過濾器展示了這一情形。團隊使用微小的磁鐵在分隔庫珀對電子的兩個量子點中的每一個中産生了可單獨調節的磁場。由于自旋還決定了電子的磁矩，是以一次隻允許一種特定類型的自旋通過。
“我們可以調整兩個量子點，以便讓具有一定自旋的電子通過它們，”團隊中的Arunav Bordoloi博士解釋說，“例如，一個自旋向上的電子通過一個量子點，一個自旋向下的電子通過另一個量子點，反之亦然。如果兩個量子點都設定為僅通過相同的自旋，那麼兩個量子點中的電流都會減少，即使單個電子很可能會通過單個量子點。通過這種方法，我們能夠首次檢測到超導體電子自旋之間的這種負相關性。”
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4697680.html?templateId=520429
08
會議
Reference
大華盛頓地區第一屆世界量子大會即将舉行
大華盛頓地區（DMV）将在11月29日至12月1日舉行首屆量子世界大會，旨在鞏固DMV的量子存在，屆時将會接待來自世界各地的量子計算公司和上司者。
據主辦方Connected DMV稱，本次為期三天的活動旨在使該地區成為量子公司和開發的首選地點。Destination DC、馬裡蘭大學、量子産業聯盟、喬治梅森大學、霍華德大學、中大西洋量子聯盟、MITRE公司和國家量子素養網絡都是此次活動的合作夥伴。
Connected DMV的首席資訊官George Thomas表示：“我們将其想象為一群高水準參與者的年度盛會：投資人、監管人、發明者以及消費者。”此次會議将聚焦量子計算的未來以及國家對量子發展的态度。
來源：
https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691181.html?templateId=520429
香港量子實體與複雜系統科技論壇即将舉辦分享會
香港量子實體與複雜系統科技論壇的一個中心主題是研究量子互相作用的性質和用途，即經典系統中沒有類似對應物的量子系統成分之間的特征相關性。利用這些基本的量子特性和行為有可能極大地改變實驗在突破性量子理論、材料和裝置方面的技術格局，并在計算、傳感和通信方面創造全新的能力。該論壇彙集了在快速發展的量子計算、量子實體學和相關領域工作的最重要的學術和行業研究人員，他們利用最先進的理論、算法和儀器。該論壇還将激發對複雜系統的讨論，包括自旋眼鏡、神經網絡、蛋白質和相關問題。
該論壇旨在為世界領先的科學家提供一個特殊的多學科展示舞台，以生動地分享他們對量子和複雜系統實體學各個方面的批判性觀點；連同對下一代量子智能裝置和量子計算架構的技術影響，以及對生物和非生物複雜系統的應用。
本次特邀嘉賓為榮獲2021年諾貝爾獎的意大利羅馬大學Giorgio Parisi。會議時間為12月7日至9日。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/4691183.html?templateId=520429