2021年7月國內外量子科技進展
【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
【歐盟所有27個成員國攜手共建量子通信基礎設施】
7月28日，歐盟委員會宣布，愛爾蘭已簽署歐洲量子通信基礎設施（EuroQCI）宣言，這意味著27個歐盟成員國全部承諾與歐盟委員會和歐洲航天局（ESA）合作建設EuroQCI——一個跨越整個歐盟的安全量子通信基礎設施，以保障歐盟成員國之間的敏感通信和數據，保護關鍵基礎設施。例如，通過提供基于量子密鑰分發的服務，保護歐洲各國政府機構、市政當局和大使館之間以及醫院和電網等關鍵站點之間的數據傳輸。同時EuroQCI也是歐盟委員會目前正在規劃的天基安全連接系統的一部分，預計到2027年使其功能全面。（來源：歐盟委員會官網）
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二、政策和戰略
——國 內——
【工信部三年行動計劃公布，點名加強量子通信等領域安全技術攻關】
7月12日，國家工信部對《網絡安全產業高質量發展三年行動計劃（2021-2023年）（征求意見稿）》進行公開征求意見。意見稿點名要加強量子通信、衛星互聯網等領域安全技術攻關，發展創新安全技術。同時指出，到2023年，網絡安全產業規模要超過2500億元，年復合增長率超過15%。（來源：工信部網站）
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http://www.miit.gov.cn/jgsj/waj/gzdt/art/2021/art_b5a98dfe82b24b60827cb44899008837.html
【網信辦發布《數字中國發展報告（2020年）》，加強量子信息戰略研究布局】
7月2日，國家互聯網信息辦公室發布《數字中國發展報告（2020年）》，提到量子信息領域新成果不斷涌現，并指出量子計算機“九章”處理“高斯玻色取樣”驗證量子計算優越性。強調在全面推進“十四五”時期數字中國建設中，要加強量子信息等前沿領域的戰略研究布局和技術融通創新。（來源：國家網信辦）
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http://www.cac.gov.cn/2021-06/28/c_1626464503226700.htm
【安徽出臺多項政策支持量子科技發展，四舉措打造量子信息科技創新策源地】
7月19日，安徽省政府辦公廳印發《支持中國聲谷創新發展若干政策》、《中國聲谷創新發展三年行動計劃（2021—2023年）》，提出鼓勵量子芯片、量子通信與量子計算機操作系統等技術協同攻關，力爭率先推動量子計算技術研發突破，并強調重點圍繞智能語音、量子信息等關鍵核心原創技術，加大產品開發創新，研發更多量子保密通信融合產品。
同日，安徽省科技廳消息，安徽采取四項舉措打造量子信息科技創新策源地，分別為加強科研攻關、加大有效投入、加速人才集聚和加力成果轉化。
7月13日，安徽省司法廳公布《中國（安徽）自由貿易試驗區條例（草案）》征求公眾意見，《條例》（草案）提出聚焦量子信息等重點領域，在平臺、機制等方面支持關鍵核心技術攻堅，支持量子測評、標準體系、產研融合等方面發展。（來源：安徽省人民政府、中國科技部、安徽省司法廳網站）
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https://www.ah.gov.cn/public/1681/554020311.html
http://www.most.gov.cn/dfkj/ah/zxdt/202107/t20210719_175956.html
http://sft.ah.gov.cn/zhzx/tzgg/55763781.html
【山東印發“十四五”數字強省建設規劃，推動量子信息產業加快發展】
7月21日，山東省人民政府印發《山東省“十四五”數字強省建設規劃》，指出要加快布局量子計算、量子通信等前沿技術，開展量子通信等領域關鍵共性技術研究，并在量子科技等關鍵領域實施前瞻性、戰略性重大科技項目，形成一批重大產業技術和產品。同時，要開展量子科技等新興產業培育工程，支持濟南量子技術研究院等機構建設，加快實施量子通信“齊魯干線”項目，形成縱向貫通、橫向擴展、接入便捷、應用豐富的天地一體量子通信網絡。（來源：山東省人民政府網站）
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http://www.shandong.gov.cn/art/2021/7/21/art_107861_113384.html
【上海市加大量子通信等技術集成應用研發及產業化力度】
7月1日，上海市人民政府辦公廳印發《上海市先進制造業發展“十四五”規劃》，提出加大5G通信模組、光通信、量子通信和衛星通信等下一代移動通信技術的集成應用研發及產業化力度。要加強未來產業引領，在下一代通信等領域前瞻布局面向未來的新興產業，推動量子通信產業布局。（來源：上海市人民政府網站）
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https://www.shanghai.gov.cn/nw12344/20210714/0a62ea7944d34f968ccbc49eec47dbca.html
【廣州提出規劃部署量子保密通信城域試驗網】
7月2日，廣州市政府常務會議審議通過《廣州市建設國家數字經濟創新發展試驗區實施方案》，明確了6個方面的重點任務，其中包括前瞻布局量子通信網、衛星互聯網等未來網絡，規劃部署量子保密通信城域試驗網。開展傳統數據中心整合改造提升工程，探索構建基于超導計算、量子計算等新型計算體系的算力基礎設施。（來源：廣州日報）
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https://www.gzdaily.cn/amucsite/web/index.html#/detail/1606503
【天津出臺制造業高質量發展“十四五”規劃：積極布局量子科技】
7月1日，天津市人民政府辦公廳印發《天津市制造業高質量發展“十四五”規劃》，提出積極布局未來產業，以量子科技、無人駕駛等為重點，搶占產業創新發展先機。（來源：天津市人民政府網站）
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http://www.tj.gov.cn/zwgk/szfwj/tjsrmzfbgt/202107/t20210701_5493059.html
——國 際——
【盧森堡衛星運營商SES牽頭成立聯盟，共建量子通信基礎設施】
7月14日消息，盧森堡衛星運營商SES聯合多家機構成立聯盟，以設計并建立該國的量子通信基礎設施（LuxQCI），抵御網絡威脅。LuxQCI的主要功能之一是確保量子密鑰分發（QKD）。通過衛星，QKD可以保護機密數據、電網、政府通信和數字交易，包括抵御量子計算機的攻擊。LuxQCI項目由盧森堡國務部下轄媒體、電信和數字政策部協調，并得到了歐洲航天局和盧森堡航天局的支持。作為歐洲量子通信基礎設施（EuroQCI）的一部分，LuxQCI還計劃將其與其他歐洲QCI舉措整合起來。（來源：helpnet security網站）
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https://www.helpnetsecurity.com/2021/07/14/ses-consortium/
【加拿大將制定18億元的國家量子戰略，聯合歐盟委員會就量子技術征集研究提案】
7月16日，加拿大政府宣布將制定國家量子戰略并征集意見。根據此前公布的2021年財政預算，加拿大政府計劃將在七年內投資3.6億加元（約18億元人民幣），以啟動其國家量子戰略。目標是增強加拿大在量子研究方面的實力，發展其量子技術、公司和人才，并鞏固加拿大在該領域的全球領導地位。
7月12日，加拿大自然科學和工程研究理事會（NSERC）宣布與歐盟委員會開展合作，計劃在“歐洲地平線”計劃下征集關于量子技術的研究提案，預計將涉及量子通信、計算、模擬和傳感領域的各種量子技術挑戰。雙方將各自提供約400萬歐元的資金支持聯合研究項目。（來源：加拿?政府網、NSERC網站）
原文鏈接：
http://www.ic.gc.ca/eic/site/154.nsf/eng/00001.html
https://www.nserc-crsng.gc.ca/Media-Media/NewsDetail-DetailNouvelles_eng.asp?ID=1262/
【英國啟動3.75億英鎊研究計劃，支持量子計算等產業發展】
7月20日，英國財政部啟動了一項3.75億英鎊的新計劃，以推動對英國增長最快、創新和研發密集型公司的投資，為后疫情時代的英國經濟助力。該計劃將覆蓋英國的生命科學、量子計算、清潔技術等產業，并加速突破性創新的部署，以解決一些社會面臨的最大挑戰。（來源：英國政府網站）
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【美國為29個項目撥款7300萬美元以推進量子信息科學研究】
7月23日，美國能源部宣布為其國家實驗室和大學牽頭的29個項目撥款7300萬美元，用于推進量子信息科學研究，資助期為三年。這29個項目為其能源、經濟和國家安全服務，將對用于開發下一代量子智能設備和量子計算技術所需的材料和化學過程開展研究。（來源：美國能源部網站）
報告鏈接：
【新西蘭投入3675萬美元支持量子技術發展】
從今年7月開始，新西蘭政府將在未來七年半為奧塔哥大學的Dodd-Walls光子和量子技術中心提供3675萬美元的資金，旨在通過該中心支持新西蘭的相關產業，支持新技術的發展，為新西蘭的教育計劃提供相關信息。（來源：Stuff網站））
原文鏈接：
https://www.stuff.co.nz/science/300358358/aotearoa-leaps-into-the-second-quantum-revolution
三、產業進展
——國 內——
【阿里搭建量子隨機數云平臺并試用于阿里云全球業務】
7月16日消息，阿里巴巴研究團隊搭建了一個由4款量子隨機數發生器（分別由IDQ公司、MPD公司、國盾量子公司提供和阿里自研）組合成的量子隨機數云平臺，并試用于阿里云智能接入網關、螞蟻金服的全球業務。在智能接入網關業務中，量子隨機數通過TLS VPN傳輸到控制中心、阿里云網關和面向客戶的智能接入網關，并通過自定義的AliVPN實現數據加密傳輸。這些VPN支持量子加密或PQC通信，密鑰協商支持D-H公鑰算法、PQC和QKD三種方式。在螞蟻金服的CA中心、終端用戶業務中也使用了相似措施。研究成果7月7日發表在《npj Quantum Information》。（來源：鈦媒體）
原文鏈接：
https://www.tmtpost.com/nictation/5486229.html
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41534-021-00442-x
【國盾量子計算調控產品入選安徽省首臺套重大技術裝備】
7月13日，2021年第一批安徽省首臺套重大技術裝備名單公布，國盾量子24bit超導量子計算調控系統入選。該產品為超導量子計算實驗測量綜合一體機系統，實現了對國外同類產品的有效替代，為我國超導量子計算科技的發展奠定了重要基礎。其2021版本超導量子計算調控系統已將比特數進?步提升至60+，相關技術還應用于62超導比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之號”，并在該系統上實現了可編程的二維量子行走。（來源：國盾量子官微））
原文鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/XwZCXdOtEyg0wL1tKm9MJw
【中日韓聯合立項“量子密鑰分發網絡協議框架”國際標準】
在7月舉行的國際電信聯盟ITU-T SG11報告人組會議上，日本國家信息與通信研究院（NICT）、韓國電子通信研究院（ETRI）和國盾量子聯合立項《量子密鑰分發網絡 — 協議框架》國際標準項目，將對量子密鑰分發（QKD）網絡的密鑰管理層、網絡控制層和網絡管理層涉及的信令要求和協議棧等進行總體規范。該國際標準的制定將為QKD網絡部署設備的兼容互通提供有力的技術支撐。（來源：ITU-T官網）
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https://www.itu.int/ITU-T/workprog/wp_item.aspx?isn=17167l
【百度量子平臺全新升級】
7月10日，百度研究院量子計算研究所所長段潤堯在WAIC 2021世界人工智能大會的AI開發者論壇上分享了百度量子計算的最新進展，目前百度已建成了以量脈、量槳、量易伏三大項目為主體的百度量子平臺，并已全部進一步升級。
其中，量脈用于仿真超導量子芯片，是能夠同時支持超導電路、離子阱、核磁共振三類量子硬件的量子控制平臺。量槳升級后的運行效率平均提升20%，開發者們可以在量槳上進行人工智能、組合優化、量子化學方面的量子應用研發。量易伏是能夠接入量子計算真機的云原生量子計算平臺，提供從應用到真機的一站式量子計算服務。（來源：鈦媒體）
原文鏈接：
https://www.tmtpost.com/nictation/5469379.html
【京東探索研究院：應盡早布局量子機器學習研究】
7月12日消息，京東探索研究院院長陶大程在接受采訪時表示，當前國內外量子力學的研究發展非?？?，考慮到算力、能耗等問題，有必要盡早對量子機器學習布置研究。目前，京東探索研究院已經從量子神經網絡理論、量?隱私機器學習、量?機器學習+傳統AI等研究方向進行探索，最終推進藥物設計、金融分析、分子化學、量子信息、量子傳感等領域的發展。（來源：界面新聞）
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https://www.jiemian.com/article/6348317.html
——國 際——
【韓國電信KT開發Q-SDN用以監測和控制量子密碼網絡】
7月22日消息，韓國電信KT開發了一種量子軟件定義網絡（Q-SDN)，用它可以從總控中心監測和控制量子密碼網絡。如果對量子密碼網絡進行擴展，它還可以更容易地鏈接來自不同制造商的設備。KT表示，其Q-SDN技術采?開放的接口標準，以增加異構設備間的兼容性。該技術將被用于建立試點量子密碼網絡。（來源：Aju daily網站）
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https://www.ajudaily.com/view/20210722112101016
【荷蘭電信KPN計劃在現有光纖上建立全荷蘭的量子安全網絡】
7月6日消息，荷蘭電信KPN計劃利用其現有的光纖基礎設施建設一個全荷蘭的量子安全電信網絡，并希望將該網絡擴展到比利時、法國和德國，作為邁向高度安全的歐洲網絡的第一步。KPN使用測量設備無關的量子密鑰分發（MDI-QKD）技術，在代爾夫特和海牙之間進行通信測試。目前試驗節點之間的距離為150公里，其目標是在未來幾個月內升級系統，達到250公里。（來源：Capacity Media網站）
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【印度QNu Labs推出全新QKD系統和QRNG芯片】
近日，印度第?家提供商用量子安全產品的公司QNu Labs宣布推出分發距離超過100公里的量子密鑰分發（QKD）系統和量子隨機數發生器（QRNG）芯片Ikaria。QNu在其班加羅爾研發實驗室演示了105公里距離上的差分相移量子密鑰分發，每秒生成10-15個安全的AES密鑰，演示中使用了由標準電信光纖組成的量子信道。QNu還推出了其QRNG芯片Ikaria，QNu利用了放射性衰變源的隨機性，并在不引入任何偏差的情況下將其擴展到芯片上的應用。（來源：DQ India網站）
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https://www.dqindia.com/qnu-labs-launches-new-qkd-system-qrng-chip/
【拉脫維亞國有運營商將進行量子網絡研究】
7月12日消息，拉脫維亞國有運營商LVRTC與拉脫維亞大學數學與信息學研究院（LU MII）簽署了合作備忘錄，雙方計劃合作研發量子數據傳輸。此次合作，預計將利用LVRTC在首都里加以外的寬帶光纖網絡和數據中心的能力，建立一個50公里的量子數據傳輸網絡試點。雙方計劃于一個月內在試點網絡上測試量子密鑰分發（QKD）技術。（來源：telecompaper網站）
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【美國量子計算公司QCI登陸納斯達克資本市場】
7月15日，美國量子計算公司QCI正式登陸納斯達克資本市場，并于當日開始交易。股票代碼 QUBT，上市當日漲幅達20.7%。QCI 能夠通過 Amazon 的 Braket 訪問各種量子計算機，包括 D-Wave、IonQ 和 Rigetti，以及通過 IBM 云訪問 IBM的 量子計算機。其旗艦軟件產品Qatalyst是一個量子應用加速器，可以使企業以經濟實惠的方式使用量子計算來解決供應鏈、物流、藥物發現、網絡安全和運輸相關的關鍵任務問題。(來源：QCI網站、納斯達克網站）
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https://www.nasdaq.com/market-activity/stocks/qubt
【日本第一臺量子計算機開始運行】
7月26日，IBM和東京大學宣布，IBM Quantum System One量子計算機已在川崎企業孵化中心（KBIC）開始運行，旨在推進日本對量子科學、商業和教育的探索。這是繼德國之后，IBM在美國之外安裝的第二臺量子計算機。此前有報道稱，豐田、三菱化學和其他10家公司計劃聯合使用IBM專為商業用途設計的量子計算機，尋找量子計算機應用于工業用途的新方法，比如利用該系統開發新材料。（來源：美通社、日經新聞網）
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四、科技前沿
——國 內——
【量子隨機數發生器基于光芯片實現18.8Gbps實時速率】
中國科大、浙江大學的研究人員成功研制了基于光芯片的高速隨機數發生器。該隨機數發生器采用真空態漲落方案，在5×3mm2的芯片上集成了一個多模干涉耦合器、兩個可變光衰減器、四個耦合光柵、一個InGaAs homodyne探測器和一個高帶寬跨導放大器，通過FPGA實現了2.5GSa/s的采樣率和優化的Toeplitz hashing算法，從而實現了封裝尺寸約18mm、實時速率達18.8Gbps的量子隨機數發生器。成果7月29日發表于《Applied Physics Letters》。
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https://doi.org/10.1063/5.0056027
【皮秒級時間分辨探測器支持毫米精度非視域成像實驗】
中國科大的研究人員利用高時間分辨率的上轉換單光子探測器實現了毫米級空間分辨精度的非視域成像實驗。非視域成像的關鍵是探測障礙背后物體的漫反射光并且精確區分其傳播路徑，因此核心要求是足夠高的探測靈敏度和時間分辨率。實驗中實現的上轉換單光子探測器時間分辨率達到1.4ps的極高水平，通過時間窗口濾除噪聲后的暗計數達到5cps，結合延時掃描等措施實現了對63cm遠障礙后目標的3D成像，軸向分辨精度達到180um，橫向分辨精度達2mm。成果7月28日發表于《Physical Review Letters》。
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https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.053602
【室溫原子系綜之間的糾纏驗證】
上海交大金賢敏團隊的研究人員實驗驗證了室溫條件下原子系綜之間建立和存儲一種“簡化”糾纏的能力。該實驗系統使用弱光激發原子系綜進行自旋態寫入，通過檢測自發輻射的Stokes光子來預報式地判斷激發成功（寫入成功）；使用該方法對兩個原子系綜進行對稱的操作，由于同時寫入成功的概率極低，因此檢測到一個Stokes光子并消除其路徑信息即可預報兩個原子系綜之間的“激發-未激發”形式的簡化糾纏。通過反向過程，即檢測反Stokes光子讀出被激發原子系綜的狀態，可以測量這種簡化糾纏的保存情況。實驗中將原子系綜激發到大失諧的能級狀態，驗證了在100ns存儲時間下，該狀態仍然有效保持著相干性。成果于7月17日發表在《Optica》。
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https://doi.org/10.1364/OPTICA.424599
——國 際——
【“強光限制器”保護量子通信系統免于攻擊】
新加坡國立大學的研究人員設計實現了一種可以限制強光通過、但對弱光幾乎沒有影響的新型光模塊，可用于保護量子通信系統免于強光相關的攻擊，如木馬、致盲攻擊等。該模塊的核心機制是利用了負熱-光系數的材料（如丙烯酸）作為“散光”棱鏡，其屈光率對光束導致的升溫敏感，強光將會顯著擴散從而大部分能量被后置的光圈攔截。通過調節“散光”棱鏡的長度和光圈的大小能夠設置該模塊限制的光強，100mm棱鏡長度和25um光圈孔徑是限制通過的光強約-30dBm，該模塊對強光限制的反應速度約300ms。該成果7月7日發表于《PRX Quantum》。
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https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.030304
【通信波段波分復用量子網絡的單光子變頻】
澳大利亞Griffith大學的研究人員實驗演示了一種便于網絡集成的通信波段單光子變頻方案，能夠利用波分通道對單光子進行全波段變頻，可用于實現光纖信號與窄帶量子存儲的適配，或者作為一種變頻通信的轉發手段。該方案利用了PPLN波導的二階非線性作用，通過兩階段和頻、差頻光子生成實現可控波長的單光子變頻且保持了原有的相干性，實驗中實現了55%的轉化效率，去除噪聲后的HOM干涉對比度為84.5%。成果7月7日發表在《Physical Review Letters》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.023602
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