2022年6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
【Xanadu實現光量子計算優越性】
美國國家標準與技術研究院與加拿大量子技術公司Xanadu合作，開發了一種可以執行多算法、可編程、可擴展的光量子計算芯片。研究人員通過Xanadu研發的光量子計算機Borealis，僅需36微秒，即可完成超級計算機需耗時超過9000年才能完成的一項任務，運行速度加快了5000萬倍以上，從而再次顯示了“量子計算優越性”。該成果6月1日發表于《Nature》。Xanadu也是繼中國科大之后第二個通過高斯玻色采樣實現“量子計算優越性”的團隊。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04725-x
二、政策和戰略
——國 內——
【合肥啟動“創投城市計劃”，量子等13個產業總投資80億元】
6月18日，合肥市舉行“創投城市計劃”項目資本對接活動啟動儀式暨首場對接會。此次項目資本對接會共遴選22個重點項目，涉及量子等13個產業，項目總投資80億元，資金需求20.28億元；其中現場路演項目8個，涉及量子等7個產業，項目總投資31.5億元，資金需求11.3億元。（來源：合肥發布官網）
論文鏈接：
http://www.hefeifabu.gov.cn/html/2022/06/20/60268.html
【深圳培育發展未來產業，量子信息有望成為戰略性新興產業中堅力量】
6月6日，深圳發布《深圳市培育發展未來產業行動計劃（2022-2025年）》（下稱“計劃”），計劃指出，深圳產業發展已具備較好基礎，產業鏈相對完備，量子信息等四個未來產業處于孕育期，10至15年內有望成為戰略性新興產業中堅力量。
此前，深圳在《深圳市人民政府關于發展壯大戰略性新興產業集群和培育發展未來產業的意見》中指出包含量子計算、量子通信、量子測量在內的量子信息是培育未來產業八大重點方向之一，要推動在量子操作系統、量子云計算、含噪聲中等規模量子處理器等方面取得突破性進展，建設粵港澳大灣區量子科學中心。（來源：深圳市科技創新委員會、深圳市人民政府發展研究中心）
原文鏈接：
http://stic.sz.gov.cn/xxgk/kjgh/content/post_9861356.html
http://drc.sz.gov.cn/zcyj/szs/content/post_9876158.html
【北京發文支持量子計算等科技前沿領域】
5月30日，《北京市數字經濟全產業鏈開放發展行動方案》發布，提出要提高數字技術供給能力，包括超前布局量子計算等未來科技前沿領域，力爭取得一批重大原始創新和顛覆性成果。（來源：北京市經濟和信息化局官網）
原文鏈接：
http://jxj.beijing.gov.cn/zwgk/zcwj/bjszc/202205/t20220530_2724785.html
——國 際——
【英國推出新數字戰略，量子技術計劃到2024年將投資超過10億英鎊】
6月13日消息，英國公布了新數字戰略，側重于發展對經濟增長“必不可少”的六個關鍵方面，其中包括量子計算等未來技術的創意和知識產權。
6月15日，英國商務、能源和產業戰略大臣Kwasi Kwarteng在倫敦量子峰會上表示國家量子計算中心啟動了一項計劃，以幫助建立量子素養和共享知識。他表示，英國的量子技術計劃的公共和私人投資到2024年預計將超過10億英鎊，英國政府將在未來幾個月內推出量子戰略來支持早期企業發展。（來源：英國政府官網、今日物聯網世界網站）
原文鏈接：
https://www.gov.uk/government/news/new-digital-strategy-to-make-uk-a-global-tech-superpower
【英國為16個量子技術項目提供600萬英鎊資助】
6月15日，英國研究與創新中心的商業化量子技術挑戰宣布為16個項目之間分配600萬英鎊的資金。這些項目將推動英國量子技術的商業化，并解決連通性、精密探測、定位、導航、授時、計算的技術挑戰。（來源：創新英國網站）
原文鏈接：
https://www.ukri.org/news/bringing-quantum-technologies-into-the-real-world/
【新加坡啟動三個國家平臺發展量子科技領域】
5月31日消息，新加坡量子工程計劃(QEP)啟動了三個國家量子平臺，以提高其在量子計算、量子安全通信和量子設備制造方面的能力。新加坡“研究、創新與企業2020計劃”將向這三個平臺投入2350萬美元，為期3.5年。
三大平臺分別為：國家量子計算中心，將通過行業合作開發量子計算能力并探索應用；國家量子無晶圓廠，將支持量子器件的微制造技術和使能技術；國家量子安全網絡，將在全國范圍內對量子安全通信技術進行試驗，旨在增強關鍵基礎設施的網絡安全。（來源：新加坡量子技術中心官網）
原文鏈接：
https://www.quantumlah.org/about/highlight/2022-05-singapore-national-quantum-platforms
【韓國953億韓元支持量子計算，計劃開發50比特量子計算機】
6月28日，韓國科學技術信息通信部長官表示《2023年度國家研究開發項目預算分配調整（案）》已確定，新政府將在量子計算領域支持953億韓元（約5億人民幣），同比增長36.3%。
6月9日，由韓國政府發起，數十家韓國研究機構和私營公司攜手成立了一個工作組，計劃在2026年底前開發一臺50量子比特的量子計算機，以便趕上在量子計算領域遙遙領先的美國和中國。（來源：HelloDD網站、Aju Daily網站）
原文鏈接：
https://www.hellodd.com/news/articleView.html?idxno=97345
https://www.ajudaily.com/view/20220609163734812
【加拿大創建量子中心，投入2300萬加元啟動區域量子計劃】
6月9日，加拿大阿爾伯塔省政府和加拿大卡爾加里大學宣布將在阿爾伯塔省建立一個世界級的量子中心-量子城。量子城將進一步將阿爾伯塔省打造成領先的技術中心，并將加速卡爾加里量子生態系統的發展。阿爾伯塔省政府與阿爾伯塔大學和萊斯布里奇大學結成戰略伙伴關系，將為卡爾加里大學量子城的發展提供2300萬加元。
6月20日，加拿大南安大略省聯邦經濟發展署（FedDev Ontario）事務部長Helena Jaczek宣布，企業現在可以向安大略省南部的區域量子計劃（RQI）提出申請，FedDev Ontario將在未來六年內提供超過2300萬加元（約1.2億人民幣），以支持符合條件的企業在國內和全球市場上推進和商業化其量子產品和解決方案。該計劃是推進加拿大國家量子戰略的重要步驟。（來源：阿爾伯塔省政府、加拿大政府網站）
原文鏈接：
https://www.alberta.ca/release.cfm?xID=83038DA200B87-051F-AE29-8F3F095789304D56#jumplinks-0
【德國聯邦教育和研究部公布量子系統研究計劃】
6月21日，德國聯邦教育和研究部（BMBF）公布了“量子系統研究計劃”， 該計劃為BMBF未來十年在未來技術、光子學和量子技術方面的研究資金制定戰略框架，其任務是在未來十年將德國帶入歐洲量子計算和量子傳感器領域的領先地位，并提高德國在量子系統方面的競爭力。該計劃的行動領域為研究和進一步發展量子系統、將量子系統用于實際應用以及塑造量子生態系統。研究重點包括量子計算機、量子通信、基于量子的測量技術、量子系統的基礎技術。（來源：BMBF官網）
原文鏈接：
https://www.bmbf.de/bmbf/de/forschung/forschung-fuer-arbeit/quantensysteme/quantensysteme.html
【美國和丹麥簽署關于量子信息科技合作的聯合聲明】
6月7日，美國和丹麥簽署了關于量子信息科學與技術（QIST）合作的聯合聲明，雙方將利用各自在QIST的優勢，加強供應鏈，發展產業基礎，并培養下一代量子人才。（來源：美國國家量子計劃官網）
原文鏈接：
https://www.quantum.gov/the-united-states-and-denmark-take-steps-to-strengthen-quantum-cooperation/
【美國禁止向中國分享安全漏洞，提出建立全球競爭分析辦公室】
5月底，美國商務部工業與安全局正式發布了針對網絡安全領域的最新的出口管制規定，其將全球國家分為ABDE四類，中國被劃分在D類里。根據該規定要求，各實體在與D類國家和地區的政府相關部門或個人進行合作時，必須要提前申請，獲得許可后才能跨境發送潛在網絡漏洞信息。
6月9日消息，民主黨參議員Michael Bennet等人發起《美國技術領導法案》，要求建立一個全球競爭分析辦公室，確保美國在量子計算等關鍵技術方面保持競爭優勢。該法案將授權2000萬美元建立全球競爭分析辦公室，由財政部、商務部和國防部的人員以及情報界成員組成。（來源：Nextgov網站、聯邦公報網站、彭博社）
原文鏈接：
https://www.bnnbloomberg.ca/senators-wary-of-china-s-tech-prowess-seek-competition-office-1.1776684
三、產業進展
——國 內——
【國科量子華中總部落戶武漢，建設運營量子保密通信國家骨干網絡湖北段】
6月23日消息，由國科量子通信網絡有限公司發起并控股，聯合湖北交通投資集團有限公司成立的湖北國科量子通信網絡有限公司（國科量子華中總部）近日落戶武漢市洪山區。作為國家發改委支持的新一代信息基礎設施“國家廣域量子保密通信骨干網絡”湖北段的建設和運營主體，該公司將建設覆蓋湖北省的量子保密通信省干網絡和城域網絡。（來源：湖北日報）
原文鏈接：
http://news.cnhubei.com/content/2022-06/24/content_14855943.html
【重慶：集聚量子科技資源 籌建重慶量子實驗室】
6月12日，重慶舉行五云（量子器件與材料）實驗室籌建工作推進會，重慶大學、中電科四十四所、國儀清能、國科量子、西太深海等院校和企業參會。五云實驗室對標重慶實驗室、國家實驗室“預備隊”和國家技術創新中心，聚焦量子通信光電器件和量子材料兩大方向，計劃2025年基本建成，并于2030年全面建成，推動重慶升級為量子國家實驗室基地，帶動西部地區量子科技發展，助力成渝地區打造具有全國影響力的科技創新中心。（來源：重慶沙坪壩區政府官網）
原文鏈接：
http://www.cqspb.gov.cn/bm/qkjj/sy_63428/bmdt_63430/202206/t20220614_10809933_wap.html
【兩款量子安全應用在安徽合肥發布】
6月22日，基于量子安全原理研發的“量子加密數據智能分析探測系統”和“量子安全機器人自動化平臺”在安徽省合肥市對外發布。本次發布的兩款量子安全應用由安徽華典大數據科技有限公司和安徽啟明星辰網絡安全技術有限公司合作共建的“量子安全創新實驗室”研發，兩款應用基于傳統安全體系，通過內嵌量子安全引擎，實現傳統安全與量子安全的深度融合。（來源：安徽網）
原文鏈接：
http://news.ahwang.cn/zhengwu/20220624/2396051.html
【量子傳感公司未磁科技完成超億元A輪融資，IDG資本領投】
6月9日消息，量子傳感公司“未磁科技”完成超億元A輪融資，由老股東IDG資本領投。據其官網介紹，該公司致力于為廣大客戶提供弱磁測量全面解決方案。（來源：創業邦網站）
原文鏈接：
https://www.cyzone.cn/article/684980.html
——國 際——
【韓國約800公里量子通信網絡預計6月底完成】
6月8日消息，韓國寬帶互聯網服務運營商SK寬帶已將量子密碼通信技術應用于新建立的國家融合網絡，作為防止竊聽或黑客攻擊竊取國家機密和信息的完美防火墻?；诹孔用荑€分發（QKD）的量子密碼通信技術應用在覆蓋約800公里（497英里）距離的網絡中，將于6月底完成。SK寬帶通過部署大約30個中繼器實現各部分網絡的連接。（來源：Aju Daily網站）
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https://www.ajudaily.com/view/20220608110410081
【韓國科學技術研究院簽署量子密碼技術轉讓協議】
5月底，韓國科學技術研究院（KIST）和硬件即服務初創公司SDT簽署了技術轉讓協議，正式將量子技術從KIST研究實驗室轉移到SDT，以面向全球實現設備商業化。KIST轉讓的技術包括量子密鑰分發(QKD)、量子隨機數發生器（QRNG）和符合計數單元（CCU）技術。SDT正在使用現場測試平臺環境來測試其韓國及其日本辦事處的量子設備原型的安全性。（來源：EIN Presswire網站）
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【英國選取新的量子衛星通信地面站，實現基于衛星的量子安全通信】
6月30日消息，英國埃羅爾機場（位于鄧迪和珀斯之間的二戰前英國皇家空軍機場）的衛星地面站設施已被選為最新的光學地面站（OGS），用于演示和測試衛星量子安全通信。新設施將使英國和相關國際研究團隊能夠通過量子安全通信有效載荷連接到衛星，以在所有距離范圍內提供量子安全，包括通過衛星實現洲際安全。該研究設施將作為量子通信中心（Quantum Communications Hub）項目的一部分，該項目由英國國家量子技術計劃資助。（來源：Quantum Communications Hub網站）
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【芝加哥建成美國最長的200公里量子密鑰分發網絡】
6月16日，芝加哥大學和芝加哥量子交流中心的科學家們宣布，首次將芝加哥市區和郊區的實驗室與量子網絡連接起來，較此前美國最長網絡的長度增加了近一倍，由六個節點和124英里（約200公里）的光纖組成，將成為美國首批公開可用的量子安全技術測試平臺之一。研究人員將利用該網絡測試新的通信設備、安全協議和算法，最終將連接美國和全世界的遠距離量子計算機，邁向國家量子互聯網。（來源：芝加哥大學官網）
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【美國六大政府機構宣布成立華盛頓城域量子網絡研究聯盟（DC-QNet）】
6月27日消息，美國海軍研究實驗室（NRL）宣布于5月18日與其他五個美國政府機構合作，成立華盛頓城域量子網絡研究聯盟（DC-QNet），以創建、演示和運營量子網絡作為區域試驗臺。組建DC-QNet的六大機構分別為美國陸軍作戰能力發展司令部陸軍研究實驗室、美國海軍研究實驗室、美國海軍天文臺、美國國家標準與技術研究院、美國國家安全局/中央安全服務研究局、美國國家航空和航天局（NASA），此外還包括兩個區域外機構：美國海軍太平洋信息戰中心以及美國空軍研究實驗室。（來源：GlobeNewswire網站）
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【美國量子網絡實現創紀錄時間同步】
6月27日消息，美國伊利諾伊州快速量子網絡（IEQNET）的一個研究團隊使用本地光纖在美國能源部（DOE）的兩個相距50公里的實驗室（阿貢國家實驗室和費米實驗室）之間成功部署了一個遠程量子網絡，并在該網絡上同時傳輸了一個傳統的時鐘信號和一個量子信號。研究發現，兩個信號在小于5皮秒的時間窗口內保持同步，這一性能是構建實用多節點量子網絡的重要一步。（來源：阿貢國家實驗室網站）
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https://www.anl.gov/article/quantum-network-between-two-national-labs-achieves-record-synch
【亞馬遜AWS開設量子網絡中心】
6月21日，亞馬遜AWS宣布成立AWS量子網絡中心(CQN)，將為量子網絡市場開發產品，以實現全球量子網絡。雖然具體產品尚未公布，但AWS將為量子網絡開發新的硬件、軟件和應用程序。CQN將補充AWS量子計算中心和亞馬遜量子解決方案實驗室已經在進行的高級量子科學和工程工作。（來源：亞馬遜AWS官網）
原文鏈接：
https://aws.amazon.com/cn/blogs/quantum-computing/announcing-the-aws-center-for-quantum-networking/
【加拿大推出開放式量子通信網絡】
6月14日，在魁北克經濟與創新部和通信服務公司Bell的支持下，非營利組織Numana宣布推出一個先進的量子通信基礎設施，將作為行業和研究人員的開放式光纖量子通信測試平臺，該項目耗資375萬加元。該項目得到了魁北克經濟與創新部250萬加元的資金支持。
Numana將與舍布魯克的量子創新區合作，于2022年秋季在舍布魯克啟動該項目。隨后計劃在蒙特利爾和魁北克市建立網絡，以逐步部署連接整個魁北克省的基礎設施量子生態系統。（來源：Numana官網）
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【新加坡國立大學與網絡安全公司Fortinet 就量子安全通信簽署諒解備忘錄】
6月3日，網絡安全公司Fortinet與新加坡國立大學（NUS）簽署諒解備忘錄，將與NUS主持的新加坡量子工程計劃（QEP）合作，以支持新加坡的國家量子安全網絡（NQSN）項目。該合作將支持QEP的概念驗證，并探索量子安全通信的用例。NQSN由新加坡國家研究基金會（NRF）資助，旨在開發一種超安全的通信和服務基礎設施，以保護數字交易免受復雜的網絡威脅。（來源：Fortinet官網）
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四、科技前沿
——國 內——
【硅基QKD編碼光電芯片】
中國科大的研究團隊基于硅光、電子學集成工藝實現了量子密鑰分發（QKD）發送終端的全部編碼芯片，包括熱聲調制（TOM）、載流子耗盡調制（CDM）的移相、調相光學芯片和激光驅動（LDC）、調相驅動（MDC）電子芯片。相關芯片組裝成偏振編碼BB84協議QKD實驗系統，重復頻率為312.5MHz，誤碼率低至0.41%，100km光纖成碼率為42.7 kbit/s（超導探測器）或10.5kbps（InGaAs APD探測器）。該成果6月16日以編輯推薦形式發表于《Physical Review Applied》。
原文鏈接：
https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.17.064034
【量子密碼中的流隱私放大方案】
清華大學的研究人員開發了一種類似于經典流密碼的流隱私放大方案。研究人員通過修改基于量子糾錯的安全證明，將隱私放大置于信息核對之前，從而可以流式輸出最終密鑰，防止錯誤傳播，同時該方案還有助于增強可信中繼量子網絡的安全性，提高量子隨機數發生器隨機性提取的實用性。該成果6月10日發表于《PRX Quantum》。
原文鏈接：
https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.3.020353
【實時確定性量子隱形傳態】
山西大學的研究人員在單個10km光纖通道上實現了實時確定性量子隱形傳態。他們制備了1550nm處的EPR糾纏，使用1342nm激光束實時傳輸經典信息并充當同步光。通過實驗研究了保真度對光纖信道傳輸距離的依賴性，優化了為操縱Alice站點中EPR糾纏光束而建立的有損信道的傳輸效率。確定性量子隱形傳態的最大傳輸距離為10km，保真度為0.51±0.01，高于經典隱形傳態極限1/2。該工作為基于確定性量子隱形傳態的光纖信道城域量子網絡建立提供了可行的方案。該成果6月20日發表于《Optics Express》。
原文鏈接：
https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30-3-3770&id=468641
【基于極化碼的QKD高效后處理算法】
暨南大學和哈爾濱工業大學的研究人員提出一種基于極化碼的量子密鑰分發高效后處理算法。他們通過分析Wyner竊聽通道模型下主通道和竊聽通道的信道容量，設計了極化碼的碼字結構，使糾錯和隱私放大可以在一個步驟中同步完成。這種高效的后處理算法降低了系統的復雜性并降低了后處理延遲。仿真結果表明，該后處理算法較好地滿足了可靠、安全的通信條件。該成果6月16日發表于《Scientific Reports》。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41598-022-14145-6
【關閉多粒子糾纏自測的局域性漏洞和探測效率漏洞】
中國科大、濟南量子院和復旦大學等聯合研究團隊首次在多粒子糾纏自測實驗中同時關閉了光子系統的局域性漏洞（鏈路長度89~110m）和超導系統的探測效率漏洞（平均探測效率0.82）。研究人員通過設備無關的方式，以至少0.84和0.86的保真度認證三方和四方GHZ狀態，是無漏洞多粒子自測、量子糾纏認證的重要進展。該成果6月23日發表于《Physical Review Letters》。
原文鏈接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.250401
——國 際——
【集成光路實現摻鉺放大器】
瑞士洛桑聯邦理工學院和耶拿大學的研究人員展示了一種基于光子集成電路的鉺放大器，其輸出功率達到145mW，小信號增益超過30dB，與商用光纖放大器相當，并超越了最先進的III-V異質集成半導體放大器。他們將離子注入應用于超低損耗氮化硅光子集成電路，能夠將孤子微梳輸出功率提高100倍，滿足低噪聲光子微波產生和波分復用光通信的功率要求。該成果6月16日發表于《Science》。
原文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo2631
【操控半導體量子點中的原子拓撲態】
澳大利亞新南威爾士大學量子計算機物理學家團隊設計了一個原子尺度的量子處理器，能夠模擬小型有機分子的行為，攻克了大約60年前理論物理學家理查德·費曼提出的挑戰。該校初創企業“硅量子計算”公司（SQC）創造出世界上第一個原子級量子集成電路，這一突破將使SQC可以幫助行業為一系列新產品構建量子模型，例如藥品、電池材料和催化劑。該成果6月23日發表于《Nature》。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04706-0
【實驗學習中的量子優勢】
加州理工學院、谷歌等聯合研究團隊實驗證明，與實驗學習的傳統方案相比，量子機器學習可以指數級減少所需的實驗數量。這種指數優勢顯示在預測物理系統的屬性、執行量子主成分分析和了解物理動力學方面。此外，在某些情況下，實現指數優勢所需的量子資源相當有限。通過40個超導量子位、1300個量子門進行實驗，研究人員證明了當今的量子處理器可以實現巨大的量子優勢。該成果6月9日發表于《Science》。
原文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn7293
【紅外雪崩二極管陣面】
英國謝菲爾德大學的研究人員基于新工藝實現了128 像素的InAs平面雪崩光電二極管線性陣列。該工藝將鈹離子以區域選擇性的方式注入到外延生長的InAs 晶片中。各像素表現出均勻的雪崩增益和響應度。1550和2004nm波長處的室溫響應度值分別為0.49 ± 0.017和 0.89 ± 0.024 A/W。在不同溫度（從室溫到 150 K）下進行反向暗電流電壓和雪崩增益測量時，200 K、-15 V 反向偏壓下，像素表現出22.5 ± 1.18的雪崩增益和 0.68 ± 0.48 A/cm2 的暗電流密度。該成果6月1日發表于《Optics Express》。
原文鏈接：
https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30-12-21758&id=476378
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