前沿动态

加州理工学院的Huang等人从数学上证明了在某些学习任务中，操纵多个量子态比经典的单量子态测量提供了指数优势，包括预测量子系统的特性，对噪声状态进行量子主成分分析，以及学习物理动力学的近似模型。他们在谷歌“悬铃木”量子处理器上使用40个量子比特进行了原理验证实验，并在经典下界上实现了所需实验次数近乎4个数量级的减少。该研究成果于6月10日发表在《科学》杂志。量子计算机具有在给定初始条件下预测多粒子量子系统行为的能力。机器学习可以在不完全了解系统的情况下实现这种预测，只需要访问以前的实验数据：计算机接收到一个数据集，该数据集来源于之前在量子系统上的一些实验。然后，经典或量子计算机将在略有不同的设置下预测系统的未来。直观地说，这样的数据分析可能包含了费曼所描述的所谓量子－经典性能差距：对量子系统未来状态给出完整的描述，对于经典方案来说是困难的，但对于量子计算来说是可行的。然而，纳入更多训练数据可能会缩小这一差距。经典机器学习有时也可以预测复杂量子系统的特性，因此量子计算机在这一设置中是否有优势尚不清楚。Huang等人提出了一种将赋予量子计算机决定性优势的方法：利用量子计算机处理

5月24日，英国科技行业协会（techUK）发布了一份新的量子技术商业化报告《量子商业化：为英国成功定位》，呼吁英国政府和产业界共同设定明确的商业目标，让英国的国内外企业相信英国是实现商业化的可行之地。techUK的研究强调了英国应解决的五个关键优先事项，以维持一个以商业化为核心的领先量子生态系统。第一，确保有机会获得量子人才，并继续在英国发展量子技能。第二，与英国科技部门合作开发易于获取量子技术的模型，包括建立与其他关键新兴技术的途径。第三，促进国际合作，以帮助为英国部门创造机会并保护英国的能力。第四，英国政府鼓励公共部门采购量子技术产品及服务，以发展量子市场、提供稳定性并实现商业化。第五，必须确保以负责任和合乎道德的方式实现商业化和创新。https://www.capacitymedia.com/article/2a4zum8brv69ebbfuo000/news/uk-quantum-requires-more-investment-says-techuk-report

加拿大量子计算公司Xanadu的Madsen等人构建了一台名为Borealis的光量子计算机，可以通过测量多达216个纠缠光子的行为来进行计算，在36微秒内完成的高斯玻色取样任务，最好的超级计算机至少需要9000年才能完成。该公司还将Borealis连接到互联网上，允许其他人对其进行使用。相关研究成果于6月1日发表在《自然》杂志上。量子计算机领域的一个近期目标，是实现“量子计算优越性”，即证明量子计算机在特定问题上可以击败经典计算机。此次，加拿大的Xanadu量子科技公司的Madsen等人构建的Borealis是继“九章”、“九章二号”之后，第三个在高斯玻色采样中展示“量子计算优越性”的设备。Borealis是一种光子处理器，可提供动态可编程性。研究人员通过时间复用和光子数解析结构，对216个三维连接性纠缠的压缩模进行高斯玻色子采样（GBS），记录了多达219个光子和125个平均光子数的事件。研究人员称三维簇态足以用于基于测量的容错量子计算，虽然本次工作中合成的态本身不是团簇态，但是通过在环路处选择合适的相位和分束比，器件可以很容易地编程产生团簇态。“九章”在构造中使用了更

5月19日，管理咨询公司麦肯锡发布最新报告《量子计算可能拯救地球》。报告指出，2021年联合国气候变化大会(COP26)上制定的新减排目标，需要每年4万亿美元的巨额投资，即使完全实现，到2050年，这些措施也只能将气候变暖程度减缓1.7℃到1.8℃之间，低于人们认为的避免灾难性的气候变化所需的1.5℃的水平。量子计算可以为整个经济带来跨越式的变化，包括帮助解决持续存在的可持续发展问题。麦肯锡介绍了量子计算对碳减排和碳清除可能带来的一些突破性改变，并试图量化未来十年内可用的量子计算技术所产生的影响。他们预测，到2035年，与目前的发展轨迹相比，运用量子计算可以使每年减少70亿吨二氧化碳对气候的影响，或者在未来30年内累计超过1500亿吨，并有可能使世界达到1.5℃的气候变化目标。麦肯锡报告中指出的量子计算未来可用于减少碳排放的具体途径如下。一、电池技术革新量子计算将能够以现在无法实现的方式模拟电池的化学性质，从而帮助找到更好的电极材料，乃至革新电池结构，从而制造出能量密度高于50%的电池，可以用于重型卡车以提高其经济用途。此外，更高能量密度的电池可以用于电网的规模储能

5月18日，亚马逊网络服务公司(AWS)加入成为美国五个国家量子科学研究中心之一Q-NEXT成员，该中心正在开发用于控制和分发量子信息的科学和技术，通过将科学组织和商业企业联合起来解决量子技术挑战，帮助创建量子生态系统。随着AWS加入，Q-NEXT现在由13家公司、10所大学和3个美国能源部国家实验室组成。AWS将为Q-NEXT贡献基础研究，以推进量子技术的使用。5月19日，波音公司为加州大学洛杉矶分校（UCLA）量子科学与工程中心（该中心由UCLA物理学院和工程学院联合运营）提供500万美元资助，以推动量子技术在航空航天业的创新。加州大学洛杉矶分校的教师和研究人员已经在研究量子科学和工程方面取得了形势良好的进展，波音公司的资助除了用于专业研究，还将有助于支持量子科学与工程中心人才培养。https://www.businesswire.com/news/home/20220518005880/en/Amazon-Web-Services-Joins-Q-NEXT-Quantum-Centerhttps://newsroom.ucla.edu/releases/boeing-5-

荷兰代尔夫特理工大学的Hermans等人首次在实验上演示了未通过量子通道直接连接的量子节点之间的量子隐形传态，保真度达到71%，高于⅔ 的经典界值，证明量子隐形传态是成功的。相关研究成果于5月25日发表在《自然》杂志上[1]。将量子信息通过隐形传态的方式发送的第一步是在发送方以及接收方之间建立量子纠缠。然后对发送方的量子比特进行所谓的贝尔态测量(BSM)，在进行此操作后，量子比特会从发送者的节点上消失，并以测量结果相应的形式出现在接收者的节点上。然后发送方可以通过经典通道（例如光纤）将BSM 的结果发送给接收方，接收方从而能够恢复量子态。以前，这仅在两个相邻的网络点上完成，传统上称为Alice 和Bob。 添加第三点Charlie 并非易事，因为Alice 和Charlie 之间的纠缠需要通过中间节点Bob 来建立，这需要很高的纠缠保真度才能使传送功能发挥作用。荷兰代尔夫特理工大学研究团队于2021年建立了第一个三节点量子网络[2]，使用了金刚石NV色心制成的量子比特，每个节点包含一个通信量子比特，其中一个节点还包含一个存储比特，可以存储节点的量子信息。在最新的工作中，研究

4月18日，美国共和党众议员Nancy Mace与民主党众议员Ro Khanna共同发起了《量子计算网络安全防范法案》(The Quantum Computing Cybersecurity Preparedness Act)（H.R.7535），旨在促使联邦政府采取必要措施，防止图谋不轨者在量子计算时代窃取有价值的信息。5月11日，美国众议院监督和政府改革委员会一致通过了该法案，现已提交众议院全体会议审议。Mace表示：“这项法案对我们的未来至关重要。我对量子计算作为前沿新技术，我们持乐观态度，但我们必须采取先发制人的措施，以确保图谋不轨者无法以更邪恶的方式使用这项技术。量子网络安全防范法案是保护公民免受未来网络安全威胁的关键一步。”该法案同时得到了谷歌、IBM、PQSecure Technologies、QuSecure、Maybell Quantum和Quantinuum的支持。https://khanna.house.gov/sites/khanna.house.gov/files/2022-04-18%20Quantum%20Computing.pdf

5月5日-6日，白宫科技政策办公室（OSTP）和美国国务院主持了一场量子科学和技术领域的国际圆桌会议2Nvs 2N(意指当量子位纠缠时，性能呈指数级增长)。圆桌会议聚集了来自美国、澳大利亚、加拿大、丹麦、芬兰、法国、德国、日本、荷兰、瑞典、瑞士和英国的量子战略办公室负责人，以加强量子信息科技（QIST）的国际合作，加速发现、共享资源，共同应对全球挑战。5月5日，参会国家在国家层面分享了其量子发展方面的具体方法，目标是分享最佳实践并发现共同的挑战。随后的讨论环节是“科学与全球经济”和“发展量子劳动力和量子意识社会”。对话重点是为加强这些领域的国际合作而采取的具体下一步行动计划。5月6日讨论的重点是塑造健康的全球QIST生态系统，该小组讨论了指导每个国家QIST方法的共同价值观，包括开放、透明、诚实、公平、公平竞争、客观性和民主价值观的原则，主题包括确定QIST投资的潜在安全风险和保障措施、国际标准的作用，以及平衡QIST热情与潜在机会的现实基础的必要性。与会者还讨论了促进多样性、公平性和包容性的具体措施，以及互惠互利对提高合作价值的重要性。https://www.whitehou

作为万有引力计划的一部分，荷兰研究委员会(NWO)已向荷兰的七个学术团体提供了总计1.427亿欧元的资助，这笔资金使他们能够进行十年的顶级大学研究和多学科合作。“量子时代材料(Qumat)”是其中一个资助项目。5月5日，Qumat将获得2150万欧元用于开发具有稳定相干量子态的原型材料。这些将使经典计算变得更强大，同时更节能。此外，在负担得起的条件下保持一致的稳健量子态将允许升级强大的量子计算。该团体由乌特勒支大学牵头，还包括代尔夫特理工大学、埃因霍温理工大学、格罗宁根大学、奈梅亨大学和特文特大学。https://bits-chips.nl/artikel/nwo-grants-for-research-on-brain-interfaces-and-quantum-materials/

1. PS Intelligence发布量子计算市场研究报告5月4日，PS Intelligence发布量子计算市场研究报告《global market for quantum computing is witnessing robust growth rate》。报告指出，政府和私营公司对量子科技发展的投资不断增加，将推动量子计算市场在2020-2030年以33.1%的复合年增长率增长。2019年市场规模为8960万美元，预计到2030年将达到18.668亿美元。量子计算市场处于初级阶段，参与者之间为将量子计算系统商业化而展开激烈竞争。量子计算市场的行业细分为银行、金融服务和保险(BFSI)、医疗保健、信息(IT)和电信、制造、航空航天和国防、能源和公用事业等。其中，BFSI类别在2019年占据了最大的市场份额。PS Market Research是一家全球市场研究和咨询公司，成立于2014年印度德里，围绕全球新兴行业的市场信息需求、市场情报，提供联合和定制的市场研究报告和咨询服务。https://www.einnews.com/pr_news/571173338/glo