前沿动态

德国慕尼黑大学的Harald Weinfurter教授和萨尔大学的Christoph Becher 教授领导的团队在长达33公里的电信光纤上实现了两个远程量子节点之间的纠缠分发，量子链路效率达到10-5到10-6左右的水平。这个结果显示了在通信光纤链路上进行纠缠分发是可行的，对于与设备无关的量子密钥分发和量子中继器等技术具有实用前景，向实现大规模量子网络链路迈出了重要一步。该研究成果于7月6日发表在《自然》杂志上[1]。量子网络有望为许多颠覆性的应用提供基础设施，如高效的长距离量子通信和分布式量子计算。在遥远的量子系统之间共享纠缠是实现未来量子网络的一个关键因素。一般来说，量子网络由单个量子存储器的节点组成——如原子、离子或晶格中的缺陷。这些节点能够接收、存储和传输量子态。节点之间的连接可以使用光子来完成，这些光子可以通过自由空间或光纤连接，并以有针对性的方式进行纠缠交换。由于此过程中光子的衰减损耗是不可避免的，量子中继器对中间节点有效地纠缠分发至关重要。为了最大限度地减少量子通道上的损耗，从而利用现成的光纤基础设施最大限度地扩大量子网络中相邻节点之间的距离，有必要在通信波长下运行（通

6月27日，美国海军研究实验室（NRL）宣布于5月18日与其他五个美国政府机构合作，成立华盛顿城域量子网络研究联盟（DC-QNet），旨在创建、演示和运行一个量子网络区域试验台。该试验台将在经过充分表征和控制的量子网络上执行数公里距离的量子比特纠缠分发，具体任务包括：开发高保真量子存储节点、单光子器件、网络计量、量子比特平台、换能和频率转换；开发和建设量子网络基础设施，以连接六个城域机构；节点间量子纠缠传输技术研发；网络仿真、建模；量子网络经典管控、路由、监控与计量及相关软件研发。组建DC-QNet的六个机构分别是：美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室、美国海军研究实验室、美国海军天文台、美国国家标准与技术研究院（NIST）、美国国家安全局、中央安全服务研究局、美国国家航空和航天局（NASA）。该联盟还有两个区域外分支机构：美国海军信息战太平洋中心、美国空军研究实验室。DC-QNet的组织架构包括一名执行董事和一个执行指导委员会，以及来自六大机构的主要调查员，他们将负责各种技术目标，包括搭建美国政府和美国国防部值得信赖的量子网络试验台，优化美国政府官方网络，促进研发运行量子

6月21日，德国联邦教育和研究部（BMBF）宣布了一项研究项目——量子系统研究计划（forschungsprogramm quantensysteme），其任务是在未来十年将德国带入欧洲量子计算和量子传感器领域的领先地位，并提高德国在量子系统方面的竞争力。作为联邦政府内量子系统研究政策的领导者，BMBF计划从战略上长期促进该领域的技术转让和生态系统的扩展。56页的项目报告详细讲解了BMBF如何在未来十年内带领德国在量子计算和量子传感器方面在欧洲网络中处于世界领先地位，扩大德国在量子系统方面的竞争力，其目的还在于确保技术主权并利用量子系统提供的机会来实现现代和可持续的经济和社会。参考资料：https://www.bmbf.de/SharedDocs/Publikationen/de/bmbf/5/31714_Forschungsprogramm_Quantensysteme.pdf?__blob=publicationFilev=5

6月21日，英国量子计算企业Rigetti Computing宣布推出其32量子比特Aspen系列量子计算机。该成果是2020年9月英国研究与创新署领导的英国政府量子技术挑战赛资助的一个项目成果，资金为1000万英镑，Rigetti Computing的合作伙伴包括牛津仪器、爱丁堡大学信息学院、量子计算企业Phasecraft和渣打银行。不到两年时间，Rigetti Computing就推出了一个32量子比特的Aspen系列量子计算机。Aspen系列量子计算机将通过量子云计算平台Rigetti QCS在云端给英国合作伙伴提供服务。参考资料：https://www.globenewswire.com/news-release/2022/06/21/2466148/0/en/Rigetti-Computing-Expands-Global-Presence-with-UK-Quantum-Computer-Launch.html

6月28日，韩国通过了《2023年度国家研究开发事业预算分配调整（案）》。韩国政府将在半导体、尖端生物、宇宙航空、量子等战略技术领域投入3.4791万亿韩元，其中，在量子计算领域将支持953亿韩元（约5亿元人民币，同比提升36.3%）。6月29日，韩国宣布将与法国加强量子计算科研合作，法国驻韩国大使馆和数字服务企业Atos共同主办的“通过科学和产业合作，加强下一代高性能计算（HPC）能力的会议”在韩国举行。会议认为，韩国和法国的合作应侧重于三个重点：加强在HPC、AI和量子计算方面的科学合作；开发经典-混合架构；培养人才并加强培训。韩国正在积极采取措施加快量子技术的发展。6月9日，韩国标准与科学研究院（KRISS）表示，计划在2026年底前开发一台50量子比特的量子计算机，旨在赶上在量子计算领域遥遥领先的美国和中国。参考资料：https://www.hellodd.com/news/articleView.html?idxno=97345http://www.ksw-news.com/news/articleView.html?idxno=415893

6月16日，芝加哥大学普利兹克分子工程学院和芝加哥量子交易所（The Chicago Quantum Exchange, CQE）宣布，首次使用量子密钥分发网络连接了芝加哥市和郊区的阿贡国家实验室——该网络的长度几乎是美国以往最长的量子通信网络的两倍。即将向学术界和产业界开放的芝加哥量子网络，将成为美国首批公开的量子安全技术试验台之一。这将使芝加哥成为美国最大量子网络之一的中心，并进一步巩固了该地区作为全球领先的量子研究中心的地位。阿贡国家实验室已经在2020年启动了89英里（144公里）的量子环路，并在此基础上新建了35英里（56公里）的延长线。整个网络现由6个节点和124英里（200公里）的光纤组成，在阿贡国家实验室和芝加哥南部的两座建筑之间传输量子编码信息，一座在芝加哥大学校园，另一座在海德公园附近的CQE总部。目前，该网络正在使用东芝提供的技术积极运行量子安全协议，在芝加哥和西郊之间以超过80kps的速率通过光缆分发量子密钥。东芝公司参与该项目使得芝加哥网络成为学术界、政府和产业界之间的一次独特合作。芝加哥量子交易所（CQE）由芝加哥大学、阿贡国家实验室、费米国

6月15日，麦肯锡发布最新研究报告《量子技术监测》（Quantum Technology Monitor）。报告分析了全球量子计算、量子通信、量子测量三个领域的科研、产业、投资等区域竞争情况，报告主要结论有：从资金投入来看，2021年量子技术（QT）启动资金和投资活动超过了14亿美元，是2020年的两倍多。QT资金也开始向成熟的初创企业转移：近90%的资金是针对A、B、C和D轮融资的公司。从行业发展来看，制药、化工、汽车和金融这四个行业仍然有望成为“量子优势”的第一批受益者，最早在2035年有望实现近7000亿美元的价值。从全球竞争来看，中国的量子科技活动正在加速。中国政府的投资估计高达153亿美元，是欧盟政府投资（72亿美元）的两倍以上、美国政府投资（19亿美元）的八倍以上（注：原文此处关于我国投入的描述并不准确，主要体现了美国对我国量子科技迅速发展的担忧）。中国在所有技术领域都增加了QT专利，在全球QT专利总数中占一半以上。但量子科技市场仍然主要集中在北美地区：拥有近40%的公司和超过60%的创业资金。12个最大的硬件公司中，有10个位于北美；中国拥有最广泛的量

作为加拿大国家量子战略的一部分，6月20日，南安大略省联邦经济发展署（FedDev Ontario）事务部长Helena Jaczek宣布，即日起，企业可以向申请南安省的区域量子倡议（RQI）提出申请，即南安大略省联邦经济发展署将在六年内提供了超过2300万加元（约合1.2亿元人民币），以支持符合条件的企业为国内和全球市场推进和商业化其量子产品和解决方案的商业化。这项投资是推进国家量子战略的重要一步，2021年加拿大政府宣布启动一项3.6亿加元（约合19亿元人民币）的国家量子战略（NQS），以支持加拿大量子产业，并帮助建立巩固加拿大在这个不断增长的行业的全球领导地位所需的人才资源。加拿大政府已经在帮助加拿大公司将其量子技术推向市场，包括通过ISED的加拿大创新解决方案计划，加拿大国家研究委员会（NRC）挑战计划和通过南安大略省联邦经济发展局提供的区域量子倡议计划进行投资。该项投资包括将向涉及一系列量子科研及商业化活动的项目提供高达500万加元的可偿还捐款，以扩大加拿大的量子技术公司的产品商业化和市场解决方案。例如，面向市场的技术示范；将新技术推向市场的商业化案例；以及采用量

新南威尔士大学（UNSW）的一个团队设计了由扫描隧道显微镜加工的原子构成的量子处理器——一个由10个量子点组成的量子集成电路，以模拟聚乙炔链(C2H2)n的结构和能量状态，展示了该团队将硅中电子和原子的量子态控制在前所未有的精细水平的能力。该成果于6月22日发表在《自然》杂志上。超导性、磁性、低维电子输运、拓扑相和物质的其他奇异相是由粒子间强关联产生的，使用经典计算方法难以模拟大的量子系统的这种复杂性。一个有希望的解决方案是建立一个相同规模的物理系统，以便直接模拟这些相互作用的费米子系统，这个方案称为量子模拟。半导体量子点是强关联电子系统量子模拟的新兴平台，它们可以被设计来模拟量子强关联。然而，尽管之前已经报道过Fermi–Hubbard模型和Nagaoka铁磁性的模拟，强关联拓扑物质的最简单的一维模型，多体Su–Schrieffer–Heeger（SSH）模型，迄今为止仍然难以直接由电子模拟，主要是因为需要精确地设计电子之间的长程相互作用来再现所选的哈密顿量。SSH模型是拓扑物质的典型示例，描述了电子沿着具有交错隧道耦合的一维二聚晶格跳跃。SSH模型已在从里德堡原子（约10μ

6月14日-16日，英国和法国分别举办了两场重要的量子会议。6月14日，法国举办了第一届法国量子会议（France Quantum Conference），会议主旨是聚集量子领域杰出参与者，包括Quandela、Atos、Pasqal、Multiverse、Qubit Pharmaceuticals等企业创始人，通过经验分享、案例讨论、具体举措和未来挑战讨论等，助推本地和国际支持法国量子生态系统建设。另一场会议是6月15日-16日召开的伦敦量子计算峰会（Quantum Summit 2022）。会上，英国商业、能源和产业战略大臣Kwasi Kwarteng表示，量子计算行业将在英国量子技术的发展中发挥关键作用，到2024年，英国量子技术项目的公共和私人投资预计将超过10亿英镑，英国国家量子计算中心(NQCC)也将启动培养量子高素质人才、分享量子知识的计划。本次英国量子计算峰会的召开是对6月13日发布的《英国数字战略》政策的产业性支持。6月13日，英国科技部长Chris Philp在伦敦科技周上公布了新的英国数字战略，并表示在未来十年中，商业和研究的许多方面将被量子计算所改变