前沿动态

5月4日，澳大利亚政府发布了该国首个国家量子战略《National Quantum Strategy》。该战略用于指导科学研究、行业伙伴、初创企业和政府之间的合作，目标是培育工业、企业、大学、各州地区和国际合作伙伴间的合作优势，建立一个繁荣、可靠的量子生态系统，将澳大利亚变成全球量子技术领导者，在未来建立更强大的产业并创造就业机会。该战略有5个主题，每个主题都有一套超过7年周期的行动方案，主要集中在政府可以实施和促进的协调和合作行动，维持量子产业持续稳定发展。五大战略主题及其行动方案概述如下：一、支持量子技术的研发和商业应用1.投资和发展澳大利亚的量子生态系统，持续培养与其他量子强国竞争的能力。2.鼓励量子技术研究，以应对国家面临的重大挑战。3.加速推进私人和公共领域投资可产业化的量子技术。具体行动包括：通过新的项目激励量子传感、量子通信和量子计算方面的应用；推动生态系统增长，加强与国际国内战略合作伙伴的联系，支持产学研联合开展量子研究成果应用转化；通过总投入为150亿美元的国家重建基金（National Reconstruction Fund）资助包括

4月26日，美国和韩国在华盛顿签署了《关于量子信息科技合作的联合声明》。此次签署是韩国总统尹锡悦和美国总统乔·拜登在华盛顿进行的国事访问的一部分。该声明表示，两国将在量子信息科学和技术方面开展合作，并强调“加强公共和私人合作，促进量子技术在内的关键新兴技术发展；加快量子科学和技术领域的联合研究和专家交流，进一步加强价值共享的合作伙伴关系。”在美韩签署联合声明前，4月14日“世界量子日”，韩国宣布加入国际量子科技交流门户网站Entanglement Exchange，美国为该网站创始成员之一。这两项行动表明美韩持续深化量子科技领域的伙伴关系。美韩两国近年来一直在增加量子科技领域的投入。美国早在2018年就启动了国家量子倡议法案，4年内新增政府投入约13亿美元，而2022财年政府投入就超过9亿美元；韩国承诺8年投资约10亿美元，其中包括为美国和欧盟的联合研究中心提供资金。新闻来源：https://www.quantum.gov/the-united-states-and-republic-of-korea-sign-joint-statement-to-boost-quantu

瑞士苏黎世理工大学Chu Yiwen团队在一块质量为16.2微克的蓝宝石晶体上，使约1017个原子处于两种不同声子振荡模式的叠加，构建了迄今为止最大规模的薛定谔猫态。该结果为探索量子和经典世界之间边界提供了新的方向，有望在连续变量量子信息处理和机械谐振腔计量学中得到应用。该成果于4月20日发表在《科学》杂志上。量子效应通常局限于原子、分子等微观尺度，人眼可见的日常世界不具有量子特性。科学家可以使某些微小物体显示量子特征，但是并没有完全理解量子和非量子之间的边界。1935年，埃尔温·薛定谔设想了一种可以通过放射性衰变毒害猫的装置，并得出结论，一个原子同时处于“衰变”和“未衰变”的叠加可以映射到猫同时“死”和“活”的叠加上。这个假想的场景有两个方面使它显得荒谬和反直觉：首先，猫是一个宏观的、日常的物体；其次，“死”和“活”是我们的经典经验中相互排斥的状态。对于为什么我们可能永远不会遇到处于如此不幸状况下的猫，人们提出了许多解释，比如宏观物体可能过于复杂，受制于太多的退相干源，无法维持不同状态的叠加等。另一些理论则引入了超出标准量子力学的额外效应，如本征随机噪声或引力退相干导致的波函

4月20日，印度内阁宣布在2023年-2030年期间投资超600亿卢比（约合50亿人民币），用于支持“国家量子任务（National Quantum Mission，NQM）”。该任务旨在促进量子科技研究和工业应用开发，使印度成为量子技术的全球领导者，同时支持数字印度、印度制造、技能印度和可持续发展目标等国家优先事项。NQM的建设目标有：1.未来8年内开发具有50-1000个量子比特的中规模量子计算机。2.拟在建立卫星与印度境内地面站的安全量子通信，并与其他国家进行远距离安全量子通信；实现超过2000公里的城际量子密钥分发，同时也部署了具有量子存储的多节点量子网络。3.开发高灵敏度磁力计和用于精确计时、通信和导航的原子钟。4.支持量子材料的设计和合成，例如超导体、新型半导体结构和用于制造量子器件的拓扑材料。5.为量子通信、传感和计量应用开发单光子源/探测器和纠缠光子源。为促进量子科技研发，NQM将在学术界和国家研发机构建立四个主题中心（T-Hubs），专注于量子计算、量子通信、量子传感与计量以及量子材料与器件。这些中心将通过基础和应用研究产生新知识和新技

D-Wave公司与波士顿大学团队的合作研究表明，D-Wave公司5000量子比特的Advantage量子模拟机在解决自旋玻璃的3D优化问题方面性能明显高于经典系统，该工作展示了了迄今为止最大规模的可编程量子模拟器。该成果于4月19日发表在《自然》杂志上。D-Wave公司生产一类特殊的量子处理器，其系统中的量子比特与Google，IBM等采取的量子比特方案完全不同。D-Wave采用的是“绝热量子计算”方案，其激发的初始态是可编程的，之后系统被静置，量子比特自然退入系统能量最低状态，系统的最终最小能量状态即是一个特定优化问题的解。该方案对量子比特的相干性要求较低，因而较容易扩展到更多的比特数目并进行运算。然而绝热量子计算方案相较于经典计算机的优越性无论从理论上还是实验上都尚待证实。在最近的一项研究中，D-Wave和波士顿大学合作，演示了其5000量子比特的Advantage量子模拟机可以解决自旋玻璃的3D优化问题——一类棘手的优化问题，性能明显高于经典系统。自旋玻璃是磁性合金材料的一种亚稳态。在铁磁性和反铁磁性状态中，磁矩方向（自旋）的分布是长程有序的，而自旋玻璃中的磁矩方向是

4月19日，欧盟出资1900万欧元成立Qu-Pilot项目。该项目将欧洲试点基础设施联合量子技术生产设施，最终目标是加快欧洲量子技术工业创新走向市场，并帮助建立可信赖的供应链。Qu-Pilot项目由来自9个不同国家的21个合作伙伴组成，于2023年4月启动，将运行3.5年。Qu-Pilot项目旨在升级欧洲现有的试验线基础设施，并与欧洲的量子技术硬件行业一起实现产品开发。联合试验线根据欧洲现有和正在开发的试验线分为四个技术平台，主要侧重于超导、光子学、半导体和金刚石技术的四种方法。各种技术平台主要为不同的应用提供解决方案。其中，超导技术是量子器件最成熟的平台之一，超导电路和离子阱是最成熟的量子计算平台，而金刚石平台中的光子学和氮空位（NV）中心在量子通信中占主导地位，金刚石平台也被公认为适合传感的平台。参考资料：https://www.ipms.fraunhofer.de/en/press-media/press/2023/Quantum-Technologies-from-Europe.html

4月18日，加拿大创新、科学和工业部长宣布将向国家量子战略投资近5100万美元，通过加拿大自然科学和工程研究理事会（NSERC）和协作研究和培训经验（CREATE）两大联盟机构资助75名获奖者，旨在解决量子科学中的重要挑战，同时支持量子技术在多个领域的发展，包括量子算法和加密、量子通信、量子计算、量子材料和量子传感。本次投资将通过国内和国际研究合作提高加拿大量子研究能力。具体项目内容包括：（1）量子科研项目。超600万加元授予8个量子科研项目，旨在建立一个或多个科研人员和私营、公共或非营利部门组织的中等规模的国内研究伙伴关系，加强、协调以及扩大加拿大在量子科学和技术方面的研究能力。（2）量子创新创新。超3800万加元授予8个量子创新项目，这些项目将通过协调加拿大区域量子研究和创新中心的学术团队，与联邦实验室在内的各个领域的合作关系，帮助发展量子科学和技术方面的大规模国内研究伙伴关系，并与工业应用和政府需求建立联系。（3）量子国际合作项目。近100万加元授予4个项目，帮助加拿大研究人员建立和发展量子科技领域的国际研究合作项目。（4）CREATE计划。向3个项目团队提供

来自德国汉诺威莱布尼兹大学、荷兰特文特大学和创业公司QuiX Quantum的国际研究团队首次提出并演示了一个完全集成在芯片上的纠缠量子光源。该研究结果于4月17日发表在《自然·光子学》杂志上。在量子网络中，量子光源用于产生光量子比特。近年来，集成光子学已成为一个重要的平台，用于实现和处理紧凑、可扩展的芯片形式的光学纠缠量子态，并应用于远距离量子安全通信、量子信息处理和量子精密测量。然而，迄今为止开发的量子光源都依赖于外部笨重的激光器，实用性较低，可扩展性较差。为了解决这一缺点，实现完全集成的纠缠量子光源可以使量子信息处理的所有阶段都集成在一个芯片上。然而，实用量子光源系统的制造主要面临的技术难点是如何将一个稳定、可调谐的滤波激光器与一个非线性参量纠缠光子源结合起来。该研究团队通过整合激光腔、一个利用游标效应（Vernier effect）的高效可调谐噪声抑制滤波器（55dB），以及通过自发四波混频产生纠缠光子对的非线性微镜，实现了完全集成的量子光源。这项工作的关键是采用了将磷化铟激光器、一个过滤器和氮化硅谐振腔体集成到一块芯片上的“混合技术”。利用该芯片，研究团队实现了电

由德国柏林自由大学、以色列魏茨曼科学研究所、瑞士巴塞尔大学、德国马普所、荷兰拉德布德大学研究人员组成的合作团队利用惰性气体原子对氢气分子离子进行碰撞，提出并验证了一种新的方法来探测近阈值的Feshbach共振态。该工作为共振碰撞动力学的量子态映射提供了新的思路，其成果于4月6日发表在《科学》杂志上。量子效应的出现通常除了要求研究对象尺寸非常小之外，还需要环境对这些物体的影响极低。这个条件在实验中一般体现在实验时间极短，或实验温度接近绝对零度，即零下273.15摄氏度。此时只有少数量子态被占据，整个系统的行为是有序的。随着温度的增高，越来越多被量子力学允许的状态将被占据，量子效应也将在所有状态的统计平均中消失。这种情况下系统的行为更加随机，可以用统计的方法来描述。目前的实验结果表明，即使在最冷的温度下进行原子和分子的碰撞，这种统计行为也可以被观测到。由于很难甚至不可能从原子和分子的测量中得出关于它们相互作用的结论，从而无法在实验测量和理论模型之间建立直接联系。在该工作中，Margulis及其合作者开发了一种方法，通过精度为几开尔文的离子-电子符合速度成像将Feshbach共振

4月3日，欧洲量子旗舰计划启动了新项目“PASQuanS2”(大规模可编程原子量子模拟器)，旨在开发一个能够处理多达10000个中性原子的量子模拟器，在未来七年内进一步改变欧洲可编程量子模拟发展格局。根据欧盟“地平线计划”，欧盟会在未来3.5年内为PASQuans2提供1660万欧元的资金。PASQuans2项目是欧洲量子旗舰计划之前的“PASQuanS”项目（2018-2022）的延续。PASQuanS是一项旨在量子模拟技术和应用领域做出重大贡献的研究工作。该项目将实验小组、理论团队和工业合作伙伴联系起来，扩大了基于原子和离子的量子模拟平台，使其成为迄今为止最先进的量子模拟平台。最初由PASQuanS开始的任务现在由后续项目PASQuanS2继续和扩展。PASQuans2项目由德国马克斯普朗克量子光学研究所牵头，联合了来自奥地利、法国、德国、意大利、斯洛文尼亚和西班牙的25个学术和技术合作伙伴，与研究机构、工业、中小型企业和初创企业以及国际领先专家们组成了一个合作框架伙伴关系，并提出了一个雄心勃勃的七年研究计划：该团队将推进量子模拟相关科学和工业问题的硬件和软件，开发能够