前沿动态

斯坦福大学的研究人员证明网络节点之间的空间分布纠缠提供了更好的随网络规模的扩展。一个共享的量子非破坏（QND）测量将一个时钟网络纠缠在一起，最多可有四个节点。与没有空间分布纠缠的网络相比，该网络提供了高达4.5 分贝的精度，与工作在量子投影噪声极限（QPN）下的传感器网络相比，提高了11.6 分贝。他们还展示了该方法在原子钟和原子干涉仪协议中的通用性。该成果于11月23日发表在《自然》杂志上。量子传感器用于精确计时、场传感和量子通信。例如，这些传感器的分布式网络之间的比较能够使不同位置的时钟同步。传感器网络的性能受到技术挑战以及与用于实现网络的量子态相关的固有噪声的限制。对于每个节点只存在空间局域纠缠的网络，网络的噪声性能最多只能随节点数的平方根而提高，而网络节点之间的空间分布纠缠则有望突破这一局限，提供更好的网络规模的扩展性。在斯坦福大学的工作中，研究人员展示了一个噪声低于QPN极限的空间分布式多模原子钟网络。在进行空间分布的QND测量以纠缠这些模的自旋之前，依赖于速度的拉曼跃迁产生多达四个空间模（每个模与相邻模分开约20 μm）。这种纠缠提高了相同时钟网络中频率比较的精度，每个时钟

欧盟量子旗舰计划（Quantum Flagship）发布初步战略研究和行业议程（StrategicResearchandIndustryAgenda，SRIA）。该文件是在旗舰战略咨询委员会（SAB）的监督下创建的，旨在使现有议程与即将推出的一系列计划保持一致。预计在2023年的最终SRIA中，将有更全面的欧盟量子技术战略更新。欧洲量子在研发和工业方面都在迅速发展，应运而生了各种路线图文件和工作方案。作为核心文件，SRIA概述了目前的量子计算、量子模拟、量子通信、量子传感和计量等量子技术工业和研发计划，以及劳动力发展和标准化等问题的2030年路线图明，确了发展路径。报告中主要量子技术目标如下：1.量子计算主要目标是开发性能优于或加速现有经典计算机的量子计算设备。未来五年将探索在没有量子纠错的情况下，在量子计算机中实现量子优势。从长远来看，目标是开发容错量子计算机，以及将这些计算机互连并实现量子信息交换——在量子计算和量子通信能力的基础上发展“量子互联网”。2.量子模拟量子模拟是专注于为特定应用而设计和优化的专用机器。量子模拟器的重要目标是实现：控制水平较高的状态制备保真度、大型系统以及

11月17日，欧盟宣布欧洲议会与欧盟成员国就预算为24亿欧元的《2023-2027年欧盟安全连接计划》达成的政治协议，该计划旨在部署一个欧盟卫星星座“IRIS²”（卫星适应性、互联性和安全性基础设施）。2022年2月15日提出的《2023-2027年欧盟安全连接计划》提案是欧盟继伽利略和哥白尼之后的第三个太空旗舰计划。为应对当前和未来的挑战，在支持欧洲大陆的自治和数字主权的同时，欧盟提出了“IRIS²”发展计划：新的天基安全连接系统。“IRIS²”安全连接计划将于2023年至2027年运行，它整合了具备成熟技术的航天工业的创新技术以及颠覆性的“新空间”生态系统，由于多轨道（低、中和地球同步轨道）方法，它将为未来需求提供可扩展性能力。“IRIS²”系统将支持各种各样的政府应用，主要是在监视（例如边境监视）、危机管理（例如人道主义援助）以及关键基础设施的连接和保护（例如欧盟大使馆的安全通信）等领域。该系统还将允许大众市场应用，包括移动和固定宽带卫星接入、B2B服务的卫星集群、用于运输的卫星接入、卫星和卫星宽带的增强网络以及基于云的服务。依靠包括量子通信在内的颠覆性技术，欧盟多轨道安全连接系

谷歌研究团队使用47个超导量子比特实现了一个周期性驱动的横向受激Ising模型，研究了对称性和噪声之间的相互作用，发现该系统的边缘模式对某些类型的对称性破坏噪声具有令人惊讶的鲁棒性。该成果于11月17日发表在《科学》杂志上。量子系统的对称性可以产生不同拓扑简并基态。这种态的量子叠加原则上不受退相干的影响；此外，能隙将基态与激发态分离，进一步保护基态不受能量衰减的影响。因此，对称保护的基态可以形成无退相干的子空间，是拓扑量子计算的潜在候选者。支持对称保护拓扑态的一个例子是一维线中无自旋费米子的Kitaev模型，该模型的Z2宇称对称性导致一对简并基态。这些简并基态的拓扑性质通常由导线末端一对局域的Majorana边缘模（MEMs ）来描述。然而物理噪声源并不一定尊重基本的对称性。在MEMs的背景下，人们已经在实验上实现了Kitaev模型，例如，在超导体附近具有自旋轨道相互作用的纳米线中。在这里，潜在的Z2对称性不能被封闭系统内的局部扰动所破坏。理论结果普遍认为MEMs仍然容易受到来自其开放固态环境的各种退相干效应的影响。实验结果还证实，亚间隙准粒子的密度往往比简单的热布居参数的预测高几个数

11月9日，德国工程和电子公司罗伯特·博世公司（Robert Bosch）宣称与美国IBM在量子计算领域建立合作伙伴关系，共同开展量子未来技术的研究。据博世称，IBM将为其量子计算机提供云访问，以获得其在材料模拟方面的经验。量子计算机访问能够帮助找到用于生产电机和燃料电池的贵金属和稀土的替代品，这些替代品将更低碳、更轻便、更高效、更实惠。关于Robert BoschRobert Bosch是德国一家以工程和电子为首要业务的跨国公司，是一家全球性的汽车零组件供应商。博世的核心产品是汽车零部件、工业产品和建筑产品等。博世在《欧洲汽车新闻》全球供应商100强名单中排名第一，2021年全球对汽车制造商的零部件销售额为491.4亿美元。11月16日，位于芬兰赫尔辛基的量子计算初创公司Algorithmiq宣布与IBM达成合作，以推进在生命科学中复杂问题上的量子算法研究。此次合作致力于药物开发，结合IBM世界领先的硬件、软件和量子应用专业知识与Algorithmiq的尖端算法开发人员，探索大幅减少药物发现和开发时间、成本的方法。这项工作还将为Qiskit（一种用于量子计算机的开源SDK）产生成果做

德国海德堡大学的研究团队在真空中冷却了2万多个钾-39原子形成二维玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC），并通过可调控的光阱和原子间相互作用强度实现了一个量子场模拟器。在此基础上，研究团队实现了弯曲时空下波包的传播，再现了早期宇宙模型中预测的量子场行为。对于时间和空间的不同曲率，模拟结果与理论分析预测达成定量一致，为模拟膨胀宇宙中的量子场演变提供了一个新工具。在未来，对实验装置进一步的升级将提供进入未被探索的区域的可能性，有望使人们能够进一步洞察相对论量子场动力学。该成果于11月9日发表在《自然》杂志上。通过分析宇宙的大尺度结构，宇宙学家推断出空间在大爆炸后的瞬间迅速膨胀。在暴涨过程中，宇宙是空的，除了真空中存在的量子场。这些场是如何在膨胀的宇宙的弯曲时空中演变的，仍然是一个悬而未决的问题，其解决方案可能有助于科学家理解粒子是如何产生的。重现弯曲的时空极富挑战，因为它需要对系统的空间方面和时间方面进行扭曲。空间曲率涉及系统的几何形状：它是平坦的、球形的还是双曲的。时间曲率涉及系统的演变：它是扩张、收缩还是静态。1980年，加拿大不列颠哥伦比亚大学的William Unruh指出，在移动流体中传

11月11日，在英国国家量子技术展会上，总部位于格拉斯哥的M Squared公布了英国第一台商用中性原子量子计算机的原型——Maxwell系统。Maxwell依赖于M Squared先进的激光系统和量子系统集成，以及思克莱德大学的里德堡原子和量子算法的专业知识。思克莱德大学物理系Jonathan Pritchard表示，“量子信息处理的中性原子方法为可扩展和灵活的计算平台提供了独特的优势，M Squared的基础技术无与伦比的性能是一个很好的平台，可以推动我们实验室中这些设备的极限。”关于M squaredM squared是激光和光子市场的头部公司，总部位于苏格兰，公司为英国牛津大学、剑桥大学以及美国麻省理工学院、哈佛大学等世界领先的机构和大学设计和制造一系列激光系统，为全球企业和机构提供一系列量子产品，包括集成系统（量子加速度计、量子重力仪和量子时钟）以及光学系统和电子产品。自2020年开始，M Squared一直是英国政府未来产业战略的重要组成部分。资料来源：https://thequantuminsider.com/2022/11/12/m-squared-demonstrat

哈佛大学研究团队实现了一个基于金刚石纳米光子腔中硅-空位中心（SiVs）的双量子比特集成网络节点。利用SiV的电子自旋与作为存储量子比特的硅-29核自旋间的强耦合，实现了寿命超过2秒的量子存储器，并实现了温度高达1.5 K的电子-光子纠缠门和高达4.3 K的核-光子纠缠门。他们还通过使用电子自旋作为标志量子比特，展示了在核自旋光子门中有效的错误检测，使该平台成为可扩展量子中继器的一个潜在的候选者。该成果于11月3日发表在《科学》杂志上。使用光子和物质的量子特性来传输数据的通信网络从根本上比传统网络更安全。这种量子网络的物理实现需要特殊的设备，可以将存储的信息转换为量子载体，类似于普通计算机将硬盘驱动器上的比特转换为光纤信号的方式。为了实现这种转换，该设备必须能够在静止的量子比特和用于数据传输的光子之间产生量子纠缠。一旦建立纠缠，纠缠的光子和量子比特就可以用来执行各种任务，例如生成和发送加密密钥。量子网络节点是产生和存储纠缠的地方，该节点必须有一个有效的接口来在光子和物质之间进行转换。它必须保持对物质量子比特的高度控制；它必须能够将物质量子比特中的信息转换到存储量子比特中。出于实际原因，

11月1日，亚马逊量子计算服务Amazon Braket宣布推出Aquila，这是QuEra Computing推出的一种新的中性原子量子处理单元（QPU），最多有256个量子比特。该处理器可以用AWS Braket SDK进行编程，很快QuEra自己的基于Julia编程语言的Bloqade软件平台也将支持Aquila。QuEra的QPU是亚马逊Braket上第一个能够进行“模拟哈密顿量模拟（AHS）”量子计算范式的设备。AHS指的是将感兴趣的问题编码成一个被称为哈密顿量的数学对象的能力，哈密顿量代表了一个量子系统的能量水平，如晶格上相互作用的自旋（spin）。亚马逊Braket上提供的中性原子QPU Aquila使用一个固有的量子系统——可调整晶格上的原子，以解决广大研究人员感兴趣的具体问题。现在，Aquila可以在美国的北弗吉尼亚地区使用。关于QuEra Computing位于美国查尔斯河畔波士顿中心的QuEra Computing是一家基于中性原子的量子计算公司，由量子信息领域的先驱科学家Mikhail Lukin、Vladan Vuletic和Markus Gr

10月26日，德国汉堡市当局宣布新的一揽子计划，将在2023年至2028年期间拨付约3410万欧元推进该市量子计算生态系统建设，其中包括投资1910万欧元建立汉堡量子计算学校，推进弗劳恩霍夫海事物流和服务中心的“汉堡航运和海事物流量子计算”项目等。10月27日，作为DLR量子计算计划的一部分，德国航空航天中心（DLR）签订了五个合同，目的是通过商业和科学的密切合作，在离子阱的基础上创建量子比特，并在四年内创建量子计算原型机。合同总金额为2.085亿欧元，这是欧盟政府为研究这项技术所做的最大单笔投资，超过了超导（5年7630万欧元）和光子（5年5000万欧元）体系。项目开发分阶段进行：（1）初步项目由恩智浦半导体德国公司（汉堡）、eleQtron和Parity Quantum Computing德国公司（慕尼黑）合作提供一个10量子比特的示范模型，计划于2023年底开始运行；（2）进行中的项目是在离子阱的基础上开发模块化、可扩展的量子计算机，正在由Universal Quantum、恩智浦半导体德国公司、eleQtron、Parity Quantum Computing公司代表德