2021年3月國內外量子科技進展（總第20期）
【編者按】
宏偉的大廈總是由許多大大小小的基石和支柱構成。在量子互聯的大廈藍圖中，前沿科技仍在不斷地打造更好的基石，從理論到實驗，從高精裝置到集成器件，從密鑰分發網到量子計算網……感謝您對科大國盾量子技術股份有限公司和量子信息技術的關注，我們盡力檢索了國內外主流網站和期刊，摘錄出領域關聯度和重要度較高的部分科技產業動態和前沿研究成果，供讀者快速了解。
一、本期頭條
【代爾夫特大學首次實現可拓展的量子糾纏網絡】
荷蘭代爾夫特理工大學R.Hanson研究團隊在實驗內構建了一個基于金剛石色心量子比特的三節點量子糾纏網絡，以不需要后選擇的方式演示了建立三節點GHZ糾纏和通過中間節點執行糾纏交換。該實驗裝置以金剛石NV色心為通信量子比特、以碳13原子為存儲量子比特，基于高純度低應力金剛石制備和電控手段實現多量子比特一致性調控，基于氮-碳-碳13耦合機制和強磁場手段實現存儲比特退相干抑制，同時綜合了擴展鏈路相位穩定架構、確定性糾纏產生、實時預報及前饋式糾纏操控等一系列方案和技術。該裝置兩路糾纏制備的保真度高于0.8，存儲比特的退相干時間達到11.6毫秒（期間可嘗試2000次糾纏制備），預報式完成糾纏交換的復合效率是每40秒1次。該成果4月16日發表在《Science》。
論文鏈接：
https://science.sciencemag.org/content/372/6539/259
【在世界第一個量子日，“九章”入選全球十大創新成果，其理論提出者獲得ACM計算獎】
2021年4月14日，是第一個世界量子日。超過65個國家的量子科學家發起倡議，將4月14日這天作為“世界量子日”，旨在促進全球公眾對量子科技的了解。
當日，聯合國教科文組織Netexplo論壇2021展示了過去一年有可能對數字社會產生深遠影響的10項突破性數字創新。其中，“九章”量子計算機作為中國的唯一代表入選，也是量子科技領域的唯一代表。九章理論提出者Scott Aaronson在當日獲得了圖靈獎頒發機構國際計算機協會（ACM）授予的2020年ACM計算獎，這也是計算機科學獎項首次授予量子計算學者。（來源：世界量子日網站、聯合國教科文組織、ACM網站）
原文鏈接：
https://worldquantumday.org/april-14/
https://en.unesco.org/news/unesco-netexplo-forum-2021
https://www.acm.org/media-center/2021/april/acm-prize-2020
二、戰略和政策
——國 內——
【發改委：加強頂層設計和統籌協調，重點是在量子信息等前沿科技和產業變革領域】
4月19日，國家發改委新聞發言人表示，國家發改委將加強頂層設計和統籌協調，提前布局并積極培育發展未來產業。重點加強類腦智能、量子信息、基因技術、未來網絡、深?？仗扉_發、氫能與儲能等前沿科技和產業變革領域，組織實施未來產業孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產業。（來源：國家發展和改革委員會官網）
原文鏈接：
https://www.ndrc.gov.cn/xwdt/xwfb/202104/t20210419_1273739_ext.html
【多部門聯合印發《長三角G60科創走廊建設方案》：加快培育布局量子信息等未來產業】
4月1日，科技部、發改委、工信部、人民銀行、銀保監會、證監會向上海市、江蘇省、浙江省、安徽省人民政府聯合印發《長三角G60科創走廊建設方案》，在“強化區域聯動發展，共同打造世界級產業集群”中提到：打造先進制造業集群。加快培育布局量子信息、類腦芯片、第三代半導體、基因編輯等一批未來產業。（來源：科技部官網）
原文鏈接：
http://www.most.gov.cn/xxgk/xinxifenlei/fdzdgknr/fgzc/gfxwj/gfxwj2020/202104/t20210401_162127.html
【安徽省啟動“量子中心”和“科大硅谷”建設】
4月12日上午，安徽省召開科學技術獎勵暨加快建設科技創新攻堅力量體系推進大會。今年以來，安徽省全面實施國家實驗室建設專項推進行動，加快建設合肥大科學裝置集中區，深入開展科技創新“攻尖”計劃，積極推進啟動科技創新攻堅力量體系建設。在創新平臺方面，積極創建合肥濱湖科學城，啟動“量子中心”和“科大硅谷”建設；著手組建運行未來技術研究院、環境研究院。（來源：科技部官網）
原文鏈接：
http://www.most.gov.cn/dfkj/ah/zxdt/202104/t20210419_162413.htm
【北京市發布《“十四五時期”智慧城市發展行動綱要》：超前布局量子通信等前沿技術】
北京市發布《“十四五時期”智慧城市發展行動綱要》：超前布局量子通信等前沿技術
近日，北京市在《“十四五時期”智慧城市發展行動綱要》中提到：超前布局6G、量子通信、腦科學等前沿技術，開展5G超高清視頻直播、自動駕駛、自動化物流等典型場景的示范應用。（來源：北京市人民政府網站）
原文鏈接：
http://www.beijing.gov.cn/zhengce/zhengcefagui/202103/t20210323_2317136.html
——國 際——
【加拿大政府將在7年內投資3.6億加元用于量子技術研發】
近日，加拿大政府在2021年財政預算中提議在7年內投入3.6億加元（2.88億美元），啟動國家量子戰略，其目標是擴大加拿大在量子研究方面的優勢，以發展其量子技術、公司和人才，從而鞏固加拿大在量子技術領域的全球領導地位。（來源：加拿大政府官網）
原文鏈接：
https://www.budget.gc.ca/2021/report-rapport/p2-en.html#chap4
【荷蘭投資6.15億歐元以加速量子技術的發展】
4月12日，荷蘭經濟事務和氣候政策部通過荷蘭國家成長基金向荷蘭公私基金會Quantum Delta NL授予6.15億歐元，以推動量子技術的發展。這筆資金將用于培訓2000名研究人員和工程師，擴大100家初創企業的規模，并于2027年前在荷蘭設立三個企業研發實驗室。有了這筆資金，荷蘭的量子產業預計將創造3萬個高科技就業機會，并累計產生50到70億歐元的經濟影響。
Quantum Delta NL于2020年成立，其任務是協調和執行荷蘭的國家量子技術議程（NAQT），并在量子計算、量子網絡、量子傳感方面分別啟動催化計劃。（來源：Quantum Delta NL網站）
原文鏈接：
https://quantumdelta.nl/pressreleaseeng/
https://quantumdelta.nl/what-we-do/
【以色列投資3.75億美元以發展量子技術】
以色列啟動了一項3.75億美元的國家倡議計劃，投資于量子技術，有望大幅提高計算機的處理速度，并在2025年前提高其技術成熟度。作為該計劃的一部分，以色列創新署和國防部已經開始接受跨國公司、以色列企業和大學的請求，參與一個6000萬美元的項目，以建造該國第一臺具有30至40個量子比特的量子計算機。
與此同時，以色列的公私量子倡議計劃則側重于在量子傳感、量子通信或量子密碼、量子計算三個不同領域的發展。（來源：Algemeiner新聞網站）
原文鏈接：
【美國參議員提出兩項量子法案，將量子信息科學納入中小學教育】
近日，美國參議員提出兩項法案，以鞏固美國在量子信息科學領域的全球競爭力。其中，《量子網絡基礎設施和勞動力發展法案》包括：集中聯邦的研究力量，加強機構間在量子網絡和量子通信技術發展上的協調；將量子力學和量子信息科學基本原理納入中小學（K-12）和高等教育課程等內容?！?span>2021年國家量子安全法案》則指出：鑒于中國對量子技術研究投資所造成的經濟和國家安全威脅，應認識到優先為量子研究提供資金的重要性。（來源：Maggie Hassan參議員網站）
原文鏈接：
【加拿大發布全球量子政策調研報告，指出許多國家戰略明確強調近期發展量子通信】
2021年4月，加拿大高等研究院（CIFAR）發布《量子革命：全球量子技術政策報告》。該報告對全球40多個國家及地區（包括中國、美國、歐盟、加拿大、日本、韓國、俄羅斯等）為支持量子技術研發所采取的政策措施進行了調研分析。
報告指出，許多國家戰略皆表明要支持量子技術的三個主要領域（量子傳感、量子通信、量子計算），且明確強調近期目標是發展量子通信技術（包括量子衛星、量子密鑰分發、量子安全密碼）。有些還制定了明確的中期目標（到2030年或之前），即建造一臺實用的量子計算機，并開發有助于為這些技術創造市場的用例。報告還將國家量子戰略大致劃分為四項政策措施：建立卓越中心或創新中心；有針對性地征集提案或者開展競賽；為具有國家意義的特殊項目提供直接的資金；為初創企業提供政府投資或風險投資。（來源：CIFAR官網）
原文鏈接：
https://cifar.ca/wp-content/uploads/2021/04/quantum-report-EN-10-accessible.pdf
三、產業進展
——國 內——
【海南星地一體量子科技與應用中心項目簽約落地航天城】
4月13日，海南星地一體量子科技與應用中心項目簽約落地文昌國際航天城。該項目由海南國科量子承建，總投資預計5.1億元，總建筑面積約7萬平方米，項目主要建設內容包括：移動/固定量子衛星地面站、量子衛星地面站出口型號生產基地、“星地一體”環島量子網絡總控中心、量子科技全球科普中心、量子通信應用展示中心、量子通信能力開放平臺/量子密碼創新中心等。（來源：海南日報）
原文鏈接：
https://res.hndaily.cn/file/news/20210413/cid_106_232012.html
【中科院量子創新研究院量子計算云平臺上線新功能】
4月19日，中科院量子信息與量子科技創新研究院宣布國內最早建立、接入比特數最多的量子計算云平臺完成架構更新。該平臺新推出“知識庫”和“答疑解惑”兩大功能板塊，結合原有的“量子計算實驗”版塊，構成了“知識”與“體驗”結合的完整架構。
研究院表示希望量子計算愛好者、量子計算科研工作者和各行各業的從業者加入云平臺。未來云平臺將全面開放，各方共同努力創造良好的量子計算生態環境，推動量子計算知識普及、科研進步和應用探索。（來源：澎湃新聞）
原文鏈接：
https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_12294535
量子計算云平臺鏈接：
https://quantumcomputer.ac.cn/Home
【國盾量子擬建設特種行業量子通信及量子計算項目】
4月20日，國盾量子宣布將使用1.2億元超募資金投建新項目，其中，擬投資4049.06萬元建設“特種行業量子通信設備科研生產中心”；擬投資7926.2萬元建設“量子計算原型機及云平臺研發項目”，包括先后研制兩臺高性能超導量子計算原型樣機和與之適配的量子計算云平臺。（來源：上海證券交易所網站）
原文鏈接：
http://www.sse.com.cn//disclosure/listedinfo/announcement/c/new/2021-04-20/688027_20210420_4.pdf
【“抵抗量子計算沖擊的量子安全應用”比賽入選“挑戰杯”揭榜掛帥專項賽】
近日，第十七屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽“揭榜掛帥”專項賽企業發榜名單揭曉，國盾量子成為入選的七家單位之一，同時也是安徽省內唯一入選、全國量子信息行業唯一入選的企業。
本次比賽國盾量子以“信息安全中的‘矛’‘盾’交鋒——抵抗量子計算沖擊的量子安全應用”為主題，邀請青年才俊從通用的信息資產保護方案的量子安全提升、特定行業或領域信息系統的量子安全提升、有助于提升量子通信網絡組網和發展的技術、有助于量子安全方案推廣的創新應用等方面進行量子安全設計，進一步助力量子科技成果轉化，推動產學研用協同創新。（來源：共青團中央服務青年發展微信平臺、中國青年報）
原文鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/2aHfBakqZJQPtfBBPqlF7Q
http://zqb.cyol.com/html/2021-04/22/nw.D110000zgqnb_20210422_3-01.htm
——國 際——
【英國第一個工業量子安全網絡完成測試】
4月21日消息，通過在英國電信的商業光網絡上使用量子密鑰分發（QKD）技術，英國首個工業量子安全網絡成功實現用于遠程制造的實時數據的安全共享。
該QKD網絡由英國電信、東芝歐洲公司和數字工程技術與創新（DETI）合作創建，使用了英國電信的“標準”光纖基礎設施和東芝的QKD系統，在國家復合材料中心（NCC）和建模與仿真中心（CFMS）之間形成了一條7公里長的基于QKD的加密隧道，使得NCC的復合材料Overbraider機器能夠被安全地進行遠程操作。（來源：eeNews Europe網站）
原文鏈接：
https://www.eenewseurope.com/news/quantum-network-manufacturing
【西班牙馬德里量子通信網絡開始運行】
近日，西班牙馬德里量子通信基礎設施部署的第一階段已經開始運行，該基礎設施是歐洲OPENQKD項目的一部分。目前有16個量子通信設備，其中10個已經部署，另外6個正在實驗室測試中。除此之外，夏天之前還將增加6個，從而完成第一階段部署。這些基礎設施還將用于歐洲量子旗艦計劃部分項目中。（來源：馬德里理工大學網站）
原文鏈接：
【西班牙電信將量子技術用于全球云服務】
4月12日消息，西班牙電信與量子隨機數生成器制造商Quside以及加密量子安全解決方案提供商Qrypt合作，將量子技術集成到其虛擬數據中心（VDC）托管的云服務中。西班牙電信將能夠通過提供易于使用、高質量和高性能的量子隨機數來增強其云服務，從而使客戶能夠將其集成到業務流程中。（來源：ICFO網站）
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【空客正在研發用于飛機無線網絡的量子激光鏈路】
4月14日消息，空客公司正在與荷蘭應用科學研究組織（TNO）合作開發一種基于激光的量子通信系統，從而通過衛星網絡將寬帶WiFi數據從飛機傳送到地面。該工作是歐洲航天局（ESA）安全和激光通信技術項目（ScyLight）的一部分，涉及光學和量子通信。
空客和合作伙伴開發的激光通信終端演示系統將于2021年底在實驗室條件下進行設計、建造和測試。該技術演示系統將為未來產品鋪平道路，未來產品將可以達到幾個Gbps的數據傳輸速率，同時具有數據傳輸抗干擾和低截獲概率的性能。（來源：eeNews Europe網站）
原文鏈接：
https://www.eenewseurope.com/news/quantum-laser-links-aircraft-wifi
【歐洲量子產業聯盟（QuIC）成立】
4月14日，歐洲量子產業聯盟（QuIC）啟動大會在網上舉辦。該項工作始于2020年初，活動匯集了來自歐洲量子技術行業各個部門的100多名成員，包括歐洲大陸各地的中小企業、大公司、風險投資者以及研究組織、學術機構和其他行業協會。（來源：Qu&Co網站）
原文鏈接：
【韓國視訊公司推出基于量子隨機數的量子安全增強網絡視頻電話】
伴隨著新冠疫情，視頻會議電話的需求空前增長。軍方、國家情報機構和政府機關等組織，尤其需要高安全級別的視頻電話，以保護其通話中涉及的敏感信息。為滿足相關需求，韓國視訊公司Seetalk近日推出了一款量子安全增強網絡視頻電話，搭載有量子安全增強密碼模塊，該模塊集成了KCS公司的視頻加密芯片和IDQ公司的量子隨機數發生器（QRNG）芯片，能夠為實時語音及視頻通話提供量子安全增強的加密密鑰。（來源：IDQ官網）
原文鏈接：
【SK電訊聯合IDQ推出B2B企業用量子密碼通信技術以及第二款量子安全5G手機】
4月6日，韓國SK電訊（SKT）和瑞士ID Quantique公司（IDQ）宣布成功將量子密碼通信技術應用于路由器和交換機等企業用IP設備上，并以此為基礎完成了B2B企業用“量子VPN技術”的開發。該技術結合了企業用IP設備安全技術和量子密碼通信技術，可靈活運用于多種B2B網絡結構和服務，極大提高了通信安全性，使得沒有部署專網的企業也可以使用量子密碼通信安全服務。
4月13日，IDQ和SKT宣布將與三星電子共同推出第二款搭載了量子隨機數發生器芯片的量子安全5G智能手機Galaxy Quantum2。該手機提供了強化版的量子密碼安全技術，目標客戶群體是對性能和通信安全同等重視的用戶。（來源：SK電訊官網、IDQ官網）
原文鏈接：
https://www.sktelecom.com/advertise/press_detail.do?page.page=1&idx=5521&page.type=all&page.keyword=
四、科技前沿
——國 內——
【具有抗毀冗余能力的QKD裝置】
中國科大、西班牙維戈大學、科大國盾等單位的聯合研究團隊實現了一個基于芯片的1.25GHz MDI-QKD裝置，在該裝置中，無論是用戶端的設備還是中間測量設備，當有限數量的光學部件、處理單元被損壞或被竊聽者控制時，都可以利用冗余的部件，結合可驗證的秘密共享和隱私放大恢復安全性。該裝置的實現得益于高速時鐘頻率、微型化的發送器和高性價比的結構，24dB信道的成碼率達137bps。該成果3月29日發表在《Physical Review Applied》。
論文鏈接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevApplied.15.034081
【集體攻擊安全的RRDPS協議改良-RRDPTS協議】
北京郵電大學、丹麥科技大學、意大利國家研究委員會光學研究所等單位的聯合研究團隊提出RRDPTS（round-robin differential phase-time-shifting）QKD協議，并給出在集體攻擊下的協議安全性證明。該協議是對RRDPS協議的改進，利用時間和相位自由度增加Hilbert空間維度，但不增加實驗復雜度或放松安全假設。利用數值模擬方法對這兩種協議比較，結果表明使用弱相干脈沖的RRDPTS協議不需要監測信號擾動，且對不穩定干涉可見度表現出更高容忍度。通過80km單模光纖進行單個誘騙態RRDPTS的概念性證明實驗表明，在高誤碼率情況下，該協議能夠提高密鑰率。該成果4月8日發表在《Physical Review Applied》。
論文鏈接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevApplied.15.044017
【預報式、非破壞的雙光子糾纏控制非門】
中國科大、德國奧爾登堡大學和維爾茨堡大學的研究人員首次在兩個單光子間實現預報式控制非（CNOT）操作。其實驗裝置使用耦合在微腔中的InAs/GaAs量子點實現了可控的單光子源，通過四個全同單光子源（兩個作為輸入光子，兩個為輔助光子）和輔助光子探測方案，實現了保真度達87.8%的預報式CNOT門，預報效率提高一個量級，并制備出保真度達83.4%的貝爾態。該成果4月5日發表在《Physical Review Letters》。
論文鏈接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.126.140501
——國 際——
【簡化、高速的MDI-QKD系統】
東芝公司歐洲研究團隊設計了一種結構簡單緊湊的MDI-QKD系統，安全成碼率比現有最高水平高一個量級：54dB信道上達到8bps、30dB信道上達2kbps。該系統時鐘頻率為GHz，通過控制注入鎖定和增益開關提高直接調制激光器的抗漲落性質，使自由運行的半導體激光器在相位調制time-bin編碼時無需波長或相位反饋，有效簡化了系統復雜度。該成果4月8日發表在《npj Quantum Information》。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41534-021-00394-2
【高保真度量子點糾纏光源實驗量子密鑰分發】
奧地利約翰尼斯開普勒林茨大學、維也納大學的研究團隊，利用高保真度量子點糾纏光源實驗演示了量子密鑰分發。該實驗在350m長光纖上進行，采用BBM92協議，通過重復頻率80MHz的脈沖激光器泵浦GaAs量子點產生了保真度高達0.987糾纏光子對。該實驗系統13小時統計量子誤碼率低至1.9%，未采用時間/頻率濾波技術情況下原始密鑰生成率為135bps。該成果4月14日發表在《Science Advances》。
論文鏈接：
https://advances.sciencemag.org/content/7/16/eabe8905
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