前沿动态

2月6日，《自然》杂志新闻板块（Nature News）发表文章《劣势技术在实现量子计算机这场竞赛中占得先机》，对量子计算的现状进行总结。文章指出，光镊技术近期取得了巨大的飞跃，正在成为量子计算物理体系的有力竞争者。全文意译如下：构建实用化量子计算机的竞赛可能正在进入一个新的阶段。一些领先的技术正面临着尺寸的限制，而其他一些技术则在迅速赶上。多年来，有两种领先的技术使物理学家能够通过在器件上引入越来越多的量子比特，即计算机内存比特的量子等效，来实现进展。其中一种技术就是将量子比特编码为超导回路中的电流。另一种则是利用电磁场囚禁在真空中的单离子的激发态。但是在过去的两年中，一种通过由激光制成的镊子来操控的单个中性原子（相对于离子）组成的量子比特突然变得很有竞争力。而处于更早期发展阶段的其他技术尚可迎头赶上。荷兰代尔夫特理工大学量子研究所QuTech的理论物理学家Barbara Terhal说：“超导量子比特和离子阱量子比特做了最先进的实验，且控制了最多的量子比特。然而，这并不能保证这些平台会一直处于领先地位。”对量子比特的探索量子计算机承诺通过利用诸如量子叠加，即一个物体可以同时处于两个

2月3日，全球科技咨询机构ICV发布了首个年度的全球未来产业发展指数报告《2022 Global Future Industry Index》（GFII 2022）。“未来产业”是对人类的生产和生活具有重大影响，对社会经济产生全局带动作用的产业，具有前瞻性和颠覆性的特点，在主导全球经济增长、引导人类社会进步、提升国家竞争力等方面都有重大意义。ICV参考了美国国家标准与技术研究院（NIST）和联合国知识产权组织（WIPO）等机构的标准和定义，将2022年的年度“未来产业”定义为六大领域：量子信息、绿色能源、机器人、元宇宙、先进通信、生物技术。报告中有关量子信息科技的观点主要如下：1. 量子信息科技作为六大“未来产业”领域之首，成为大国竞争的新赛道领域，全球主要国家在关键前沿科技领域都试图抢占话语权。2. 颠覆性技术发展日新月异，推动未来产业逐步走向应用前景。基础科学研究实现突破，不断输送能量给未来产业如基本粒子、量子科技、新能源等发展；应用技术创新进一步推动未来产业发展。3. 六大未来产业及对应领域的城市排行榜中，量子信息领域排名前五的城市（集群）是纽约、合肥、伦敦-

据日本共同社2月1日报道，日本的量子革命战略产业联盟（Q-STAR）与美国的量子经济发展联盟（QED-C）、欧洲的量子产业联盟（QuIC）和加拿大量子产业联盟（QIC）共同签署了一份谅解备忘录（MoU），四大量子产业联盟正式成立国际量子产业协会理事会。该理事会旨在加强参与财团之间在量子技术发展目标和应用方法方面的沟通和协作。量子技术作为一项能使得经济和社会取得飞跃式发展的革新技术，国际竞争日趋激烈，目标一致的国家和区域希望加强这一领域的交流合作。日本、美国、欧洲和加拿大各量子产业联盟选择强强联手，希望在国际合作层面上推动和加强量子生态系统。除了在量子技术的国际规则制定和知识产权管理方面开展合作外，新成立的量子技术国际协会还将致力于推动全球供应链的可视化。其中，参与量子技术国际协会的日本企业和组织有65家，包括东芝、丰田汽车、日立、NTT、NEC等。参考资料：https://china.kyodonews.net/news/2023/02/cb7d72cd4b3e.htmlhttps://www.businesswire.com/news/home/20230131005218/

1月31日，欧盟委员会发布了一份关于量子技术旗舰计划（Quantum Technologies Flagship）最初三年阶段的报告《Quantum Tech Flagship Ramp-up Phase Report》。报告回顾了旗舰计划的量子研究项目实施的具体成就和主要经验教训。欧洲量子技术旗舰计划于2018年推出。旗舰计划的启动阶段内（2018-2022年），旗舰计划支持了量子通信、量子计算、量子模拟、量子传感和测量以及基础量子科学的24个项目。在资助旗舰项目和QuantERA（支持31个欧洲国家的量子研究）方面，欧盟自2016年以来为欧洲量子研究提供了超过1.75亿欧元的资金；科研方面，所有参与量子技术旗舰计划的1654名科学家和236个组织通过合作，发表了1313篇科学论文（包括223篇在审论文）；量子技术的商业应用方面，成立了25家初创公司，申请了105项专利，其中64项已经获得授权。报告中，量子技术重点领域的主要成就包括：量子计算：具有全球竞争力的量子计算机系统。德国于利希研究中心将提供一个100量子比特的量子计算机作为项目成果；实现了一个首创的50量子比

春节伊始，国内多省进一步推进量子科技发展，加强量子科技发展战略谋划和系统布局。主要如下：1月19日，安徽省发布2023年政府工作报告，指出，2022年安徽科技创新策源地建设实现重大突破。量子通信、量子计算、核聚变等领域原创成果世界领先。今后五年工作的总体要求和主要目标任务包括强化国家实验室、合肥综合性国家科学中心等战略科技力量，加快建设世界一流大科学装置群，推动量子信息、聚变能源、深空探测等科创引领高地建设。1月20日，四川省发布2023年政府工作报告，提到要加快布局卫星互联网、量子信息设施。做大做强优势制造业。前瞻布局先进计算、量子通信、工业元宇宙、类脑智能等未来产业。同日，福建省2023年政府工作报告指出，布局人工智能、量子科技、元宇宙等未来产业，打造大数据、物联网、卫星应用等千亿产业集群，实现数字经济增加值2.9万亿元以上。1月28日，江苏省发布2023政府工作报告，指出，加快新能源、人工智能、生物制造、绿色低碳、量子计算等前沿技术研发和应用推广，支持顶尖科学家领衔实施一批前沿引领技术基础研究重大项目。此外，1月16日，山东省委书记林武在接受人民日报采访时表示

1月31日，美国国防高级研究计划局DARPA宣布和微软及其他两家量子计算公司参与未开发的实用规模量子计算系统（US2QC）项目（Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computingprogram）。US2QC将确定未充分探索的商业方法是否可以从当前的量子能力发展为原型容错量子计算机，并最终发展为公用事业规模级的量子计算机。DARPA国防科学办公室US2QC项目经理Joe Altepeter表示：“专家们对于基于传统设计的公用事业规模级量子计算机的实现是否还需要几十年时间或者更快而持不同意见。US2QC的目标是减少未充分探索的量子计算系统带来战略之外的危险。我们提议通过资助更多专家加入进来合作，并对他们提出的解决方案提供严格的政府验证，以确定其可行性。对美国而言，该计划的最终结果是双赢。”US2QC项目初始阶段选择的公司是：Microsoft Corporation：位于华盛顿州雷德蒙德的微软公司正在构建一个基于拓扑量子位架构的工业规模量子系统，微软认为这将使他们的机器小到可以放在壁橱里，速度快到足以在实际时间

1月26日至27日，意大利政府主办了第14届美国-意大利科技合作联合委员会会议（JCM）。美国国务院负责海洋国际环境与科学事务的助理国务卿Monica Medina、美国驻罗马大使馆临时代办Shawn Crowley、负责外交和国际事务的副国务卿Maria Tripodi，与意大利驻美国大使馆副馆长Mr. Alessandro Gonzales、综合促进与创新部主任Mr. Giuseppe Pastorelli参加会议。JCM于1998年启动，定期就美国的一些最重要的科学和技术进行交流合作，确定未来合作的优先事项。本次JCM召集了来自意大利和美国的政府机构和研究机构代表，讨论内容包括环境和气候科学、粒子与核物理学和天体物理学、健康研究及新兴技术等。两国代表团一致认为，科技合作受到民主价值观、公平、公平竞争、研究自由、公开、诚信和透明的影响，双方同意继续开展研究合作，包括加强物理学和天体物理学、地球科学、应用和观测、健康与生命科学、气候变化和减、高级材料、量子信息科学、数字化转型和人工智能以及能量转换等领域的合作机会。JCM强调了科学进步对社会的重要性，双方表达了在上述优先领域加

1月25日，欧洲专利局（European Patent Office, EPO）发布了有关量子技术的公开出版专利报告。此报告概述了量子计算及其细分领域的重要专利趋势，其核心观点主要有：1.过去十年，量子计算领域的发明数量成倍增长；总体而言，增长率高于所有技术领域。2.量子计算领域的专利数量高于国际专利申请的平均数量，表明对所涉技术和跨国商业化战略的经济期望很高。3.“量子计算的物理实现”、“量子纠错/缓解”和“量子计算和人工智能/机器学习”等子领域专利呈现动态增长趋势，发明数量也成倍增加。4.在量子计算领域，大约有十分之一的欧洲专利是由多个专利申请人共同申请的，且专利合作者们来自各个大洲，这表明该领域开展了积极的合作。报告指出，没有任何迹象表明量子计算领域的动态发展会放缓。未来几年，随着越来越深入到更复杂的数字化领域，量子科技领域的创新和合作将比以往任何时候更加重要，需要更多的鼓励和培养，以确保社会可以受益于该领域。参考资料：https://www.epo.org/news-events/news/2023/20230125.html

麻省理工学院和加州理工学院的研究团队揭示了由相互作用多体系统的部分测量引起的涌现随机性，并且利用该现象开发了一种新的基准协议，可以应用于现有的量子模拟器，根据它们的量子波动模式来衡量它们的保真度。该成果于1月18日发表在《自然》杂志上。在单原子的尺度上，物理学变得与经典世界迥然不同。研究人员正致力于使用量子模拟模拟器来揭示、利用和控制这些奇怪的量子效应，并通过激光和磁场进行探测。但要想从量子模拟器中收获真知灼见，首先得信任它们。或者说，研究人员必须确保他们的量子装置具有“高保真度”，能够准确地反映量子行为。例如，如果一个原子系统很容易受到外界噪声的影响，那么研究人员可以模拟一个没有噪声的量子效应。来自麻省理工学院和加州理工学院的研究团队发现了一种新的量子现象：原子的量子涨落存在某些随机性，这些随机性呈现出普遍的、可预测的模式。既随机又可预测的行为听起来可能是矛盾的，但研究团队证实，某些随机波动确实可以遵循可预测的统计模式。更重要的是，研究人员已经将这种量子随机性作为表征量子模拟模拟器保真度的工具。研究人员假设，如果他们能够开发出一种精确代表量子模拟器的动力学和普遍随机波动的

澳大利亚国立大学的研究团队展示了一种利用量子态的多个副本之间产生纠缠的集体测量，以实现对微观物体更准确测量的方法。他们在超导、离子阱和光子系统上实现了这种最佳测量，为未来的量子增强传感网络提供了一个指示。该成果于1月12日发表在《自然·物理学》杂志上。检查像汽车这样的大型日常物体的各种单独属性非常简单：汽车具有明确定义的位置、颜色和速度。然而，当试图测量像光子这样的微观量子物体时，情况便会有所不同。这是因为量子物体的某些属性是相互关联的，测量一个属性可能会干扰另一个属性。例如，测量电子的位置会影响其动量，反之亦然。此类属性称为共轭属性。这是海森堡著名的不确定性原理的直接体现——不可能以任意精度同时测量量子物体的两个共轭特性。通过将两个相同的量子物体纠缠在一起并一起测量，可以比单独测量它们更精确地测量它们的属性。为了达到多参数量子计量学和量子信息处理任务的极限，需要在量子态的多个副本之间产生纠缠的集体测量。在这项工作中，研究人员在超导和离子阱平台上设计并实现了理论上最优的集体测量电路。这些器件可以很容易地重新编程，他们以比单个量子比特上可分离测量所允许的更高的精度来估计量子比