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2020年3月國內外量子科技進展(總第08期)
發布時間:2020-03-31 17:33:49 點擊瀏覽:

【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。

——本期頭條——


【中國科大成功實現500公里地基量子密鑰分發——創光纖量子保密通信最遠距離新世界紀錄】

中國科大潘建偉院士團隊與濟南量子技術研究院團隊、清華大學團隊等合作,突破遠距離獨立激光相位干涉技術,分別實現了500公里量級真實環境光纖的雙場量子密鑰分發(TF-QKD)和相位匹配量子密鑰分發(PM-QKD)。相關研究成果分別于近期發表在國際權威學術期刊《物理評論快報》(并被選為編輯推薦文章)和《自然·光子學》上。

在相關的這兩項研究中,潘建偉實驗小組分別基于王向斌提出的發送-不發送TF-QKD協議和馬雄峰提出的PM-QKD協議,發展時頻傳輸技術和激光注入鎖定技術,將兩個獨立的遠程激光器的波長鎖定為相同,并利用附加相位參考光來估計光纖的相對相位快速漂移,結合中科院上海微系統所研制的高計數率低噪聲單光子探測器,以及國盾量子在PM-QKD實驗中設計開發的光學調制與邏輯控制模塊等,最終在實驗室內將QKD的安全成碼距離推至500公里以上。

該研究成果成功創造了地基量子密鑰分發最遠距離新的世界紀錄,在超過500公里的光纖成碼率打破了傳統無中繼QKD所限定的成碼率極限,即超過了理想的探測裝置(探測器效率為100%)下的無中繼QKD成碼極限。如果將系統重復頻率升級至京滬干線等遠距離量子通信網絡中采用的1GHz,在300公里處,成碼率可達5kbps,這將大量減少骨干光纖量子通信網絡中的可信中繼數量,大幅提升光纖量子保密通信網絡的安全性。(來源:中國科大官網及論文原文)


原文鏈接:http://news.ustc.edu.cn/2020/0303/c15884a413955/page.htm

論文鏈接1https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.070501

論文鏈接2https://www.nature.com/articles/s41566-020-0599-8


一、產業生態


1.科技部:加大量子通信等重大科技項目的實施和支持力度

為充分發揮科技創新對當前復工復產和經濟平穩運行的支撐保障作用,321日,科技部制定并印發《關于科技創新支撐復工復產和經濟平穩運行的若干措施》,提出要培育壯大新產業新業態新模式,大力推動關鍵核心技術攻關,加大5G、人工智能、量子通信、腦科學、工業互聯網、重大傳染病防治、重大新藥、高端醫療器械、新能源、新材料等重大科技項目的實施和支持力度,突破關鍵核心技術,促進科技成果的轉化應用和產業化,培育一批創新型企業和高科技產業,增強經濟發展新動能。(來源:科技部官網)


原文鏈接:http://www.most.gov.cn/mostinfo/xinxifenlei/fgzc/gfxwj/gfxwj2020/202003/t20200321_152503.htm


2.山東:加快量子保密通信網絡建設,開展量子保密通信應用試點

近日,山東省人民政府辦公廳發布《關于山東省數字基礎設施建設的指導意見》,其中在“重點任務”內容中提出:“加快推進全省數字基礎設施建設,加快量子保密通信網絡建設,依托濟南、淄博、濰坊和青島等市,構建橫貫東西的量子保密通信“齊魯干線”,滿足與京津冀、長三角及海外重要城市間廣域量子保密通信需求。開展量子保密通信應用試點,探索量子通信在政務、電力等行業的前沿應用,培育量子通信技術創新和應用生態,打造國內領先的量子保密通信產業基地”。(來源:山東省政府官網)


原文鏈接:http://www.shandong.gov.cn/art/2020/3/23/art_107851_106218.html


3.鴻海集團進軍量子計算機領域

鴻海集團(富士康母公司)研究院正式啟動量子計算機項目,并延攬臺灣大學物理特聘教授張慶瑞擔任鴻海研究院的量子計算機項目主持人。(來源:北京商報網)


原文鏈接:http://www.bbtnews.com.cn/2020/0303/339224.shtml


4.劍橋量子計算公司與霍尼韋爾公司持續深入合作

近日,劍橋量子計算公司(CQC)對其量子軟件開發平臺t|ketTM發布了一個新版本,該版本針對霍尼韋爾公司(Honeywell)的離子阱量子處理器進行了優化。基于雙方之前的密切合作,CQC也剛剛獲得了Honeywell的風投資金。

此前,CQC還宣布與歐洲核子研究組織(CERN)合作,開展QUATERNION項目。該項目將利用CQC在量子計算和量子熵源方面的技術,提高CERN在粒子物理的大數據集的分析和聚類能力,以及基于蒙特卡羅模擬方法的數據分析能力。(來源:劍橋量子計算公司網站)


原文鏈接1https://cambridgequantum.com/wp-content/uploads/2020/03/CQC-130320.pdf

原文鏈接2https://cambridgequantum.com/wp-content/uploads/2020/03/CQC-030320.pdf

原文鏈接3https://cambridgequantum.com/wp-content/uploads/2020/02/CQC280220.pdf


5.谷歌推出用于機器學習的TensorFlow Quantum開源庫

TensorFlow最初是谷歌在2015年推出的運行于經典計算機的機器學習系統。TensorFlow QuantumTFQ)是谷歌發布的一個新的開源版本,且與谷歌的量子計算機編程語言Cirq進行了集成。TFQ用于在量子-經典計算機的混合配置下快速原型化量子機器學習模型。另外,谷歌本次還發布了兩個高性能的開源模擬器。(來源:QCR網站)


原文鏈接:https://quantumcomputingreport.com/news/google-releases-tensorflow-quantum-for-machine-learning-and-qsim-and-qsimh-high-performance-simulators/


二、國際視界


1.美國加州理工學院聯合NASA噴氣推進實驗室開發高保真量子通信系統

美國加州理工學院和美國航空航天局(NASA)噴氣推進實驗室(JPL)聯合開發了一種基于光纖和自由空間量子信道,具有實用性、高速率的高保真量子通信系統,預計2020-2021年進行部署、調試和演示。(來源:美國太空日報網站)


原文鏈接:https://www.spacedaily.com/reports/Caltech_and_JPL_launch_hybrid_high_rate_quantum_communication_systems_999.html


2.IBM在歐洲建首臺量子計算機

IBM在德國將建造歐洲首臺量子計算機,使研究人員能在沒有違反歐盟對數據安全主導問題的立場上,利用該技術。預計,這臺量子計算機將于2021年初在斯圖加特附近投入使用。(來源:量子客官網)


原文鏈接:https://www.qtumist.com/post/10659


3.加州大學河濱分校將使用3D打印技術制造微結構離子阱

加州大學河濱分校(UCR)近日獲得了加州大學多校區國家實驗室合作研究與培訓獎,獎金375萬美元,這將使該校能夠專注于實現可擴展量子計算。UCR將與加州大學伯克利分校(UC Berkeley)、加州大學洛杉磯分校(UCLA)和加州大學圣巴巴拉分校(UC Santa Barbara)合作一個為期3年的項目,目標是建立一個可以真正擴展到多量子比特的新型量子計算平臺。他們計劃利用3D打印技術制造微結構離子阱,并預計此種離子阱在離子的存儲時間以及維持和操縱量子信息的能力方面將優于迄今使用的離子阱。(來源:加州大學河濱分校網站)


原文鏈接:https://news.ucr.edu/articles/2020/03/05/quantum-leap-quantum-computing


3.美國國家科學基金會征集量子計算相關的研究概念大綱

美國國家科學基金會(NFS)征集量子計算相關的研究概念大綱(RCO),涉及量子多體系統的量子計算模擬算法(QSA),應用于計算機科學、數學和統計學的量子信息算法(QIA),以及探索量子計算潛在的變革性新范式的量子計算視界(QCH)三個方面。提交RCO的截止日期為2020415日。經過評選獲初步認可的RCO將受邀提交進一步的研究提案,最終評選出的研究提案將獲得跨學科科學與工程研究(RAISE)資助或探索性研究早期概念(EAGER)資助。其中,RAISE可提供最高1百萬美元的資助,資助期限為5年;EAGER可提供最高30萬美元的資助,資助期限為2年。(來源:美國國家科學基金會網站)


原文鏈接:https://www.nsf.gov/pubs/2020/nsf20056/nsf20056.jsp?WT.mc_id=USNSF_25&WT.mc_ev=click


三、科技前沿


1.芯片化測量設備無關量子密鑰分發(MDI-QKD

英國布里斯托爾大學基于可量產、一體集成的量子密鑰發送終端,實現了200km的測量設備無關量子密鑰分發,并展示了一種低成本接入的網絡拓撲。該成果319日發表在《Optica》期刊上。


原文鏈接:https://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?uri=optica-7-3-238


2.高成功率、高置信度的異地量子糾纏制備

英國牛津大學基于糾纏光子對分發和離子-光子糾纏作用,實現兩個鍶離子的糾纏,成功率與置信度達到2.18×10?494%,接近本地制備能力。關鍵技術包括通過高速數字快門鏡頭將自發光子導入光纖并在分束器上干涉,高效的光子收集和離子-光子糾纏作用結構。該成果316日發表在《Physics Review Letters》期刊。


原文鏈接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.110501


3.光子與多模量子存儲高維糾纏

清華大學段路明教授團隊實現了光子與集體自旋波激發(存儲在基于原子的多模量子存儲中)的糾纏,提供了一種制備飛行光子與量子存儲間高維糾纏的有效方法。該成果310日發表在《Physics Review A》期刊上。


原文鏈接:https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.101.032312


4.純電學手段實現單原子核的相干控制

澳大利亞新南威爾士大學首次在硅晶格中對高自旋單原子核實現了純電學手段相干調控。基于核電四極矩相互作用控制自旋,并且基于晶格張力來定點控制,退相干時間達到0.1秒,比基于耦合電子的電學操控方案提高數個量級。該成果311日發表在《Nature》期刊。


原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2057-7#Abs1


5.相距一公里的高維量子糾纏分發

中國科大郭光燦院士團隊李傳鋒、黃運鋒研究組與暨南大學李朝暉教授、中山大學余思遠教授等合作,首次實現公里級三維軌道角動量的糾纏分發,糾纏置信度為71%。該研究成果于2020312日發表在《Optica》期刊上。


原文鏈接:http://news.ustc.edu.cn/2020/0314/c15884a414606/page.htm

論文鏈接:https://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?uri=optica-7-3-232


6.2019年度中國科學十大進展揭曉,量子研究占據兩席

科技部高技術研究發展中心(基礎研究管理中心)發布2019年度中國科學十大進展,中國科大實現對引力誘導量子退相干模型的衛星檢驗首次觀測到三維量子霍爾效應兩項成果同時入選。前者是國際上首次利用量子衛星在地球引力場中對嘗試融合量子力學與廣義相對論的理論進行實驗檢驗,將極大地推動相關物理學基礎理論和實驗研究。后者提供了三維量子霍爾效應的實驗證據,并提供了一個進一步探索三維電子體系中奇異量子相及其相變的很有前景的平臺。(來源:中國科技網)


原文鏈接:http://www.stdaily.com/02/beijing/2020-02/28/content_889950.shtml


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