前沿动态

  • 希腊与日本试运行量子加密通信网络

    3月14日,Space Hellas公司与雅典大学(UOA)的光通信和光子技术实验室合作,为希腊的一个公共机构演示了量子密钥分发技术(QKD) 的首次试点应用。该演示是在欧洲项目Open QKD的背景下进行的,该项目旨在欧洲的各种用例中广泛利用QKD。希腊希望通过此次量子通信国家战略,参与到欧盟委员会的欧洲量子通信基础设施(Euro QCI)项目中。希腊还加强了Space Hellas公司在信息安全领域创新技术方面的众多行动,这些行动涉及扩大和改进量子网络安全服务,以及参与相关的研发项目。[1]3月21日,日本总务省为了实现新一代加密技术“量子加密通信”的应用,决定通过广域网连接多个网点,2022年度内将开始试运行。日本将通过政企合作开展量子通信业务,正与金融、通信企业等协调共同实施试验,日本政府将承担设备等先行投资。例如,日本总务省下辖的国立研究开发法人情报通信研究机构(NICT)将在东京都内新设立4~5个量子加密通信的试验网点。[2][1] https://www.strategyr.com/market-report-quantum-computing-forecas

    前沿动态 2022年3月26日
  • 光量子气体的可压缩性研究

    德国玻恩大学的Busley等人,在使用微结构化方法创建的平底镜盒中捕获光子,首次创建出均匀的光子量子气体。该团队测量了光子气体在相变到量子简并态附近的可压缩性,并确定了其状态方程。这项工作为研究室温下的奇异量子相提供了一个平台。相关成果于3月24日发表在《科学》杂志上。Busley等人使用两个间隔很近的反射镜,光子在反射镜之间来回反射。每个光子的大部分能量用于其来回运动,只留下少量能量用于其平行于反射镜的运动。这个限制使每个光子都具有一个有效的质量,即其的行为就像一个粒子—尽管是一个非常轻的粒子,质量只有一个电子的千万分之一。至关重要的是,在镜子之间有一种“染料”,可以不断吸收和发射光子。这种染料保持在室温下,使得光子气体在300 K下进入热力学平衡。Busley等人直接观察到随着盒子中光子数量的增加,玻色-爱因斯坦凝聚开始形成。起初,光子占据了许多不同的能量状态,这与麦克斯韦-玻尔兹曼分布相同(比如空气所遵循的统计分布)。然而,当光子总数达到一个临界值时,热激发态的布居就会饱和,额外的光子开始在低能态以宏观数目堆积起来。Busley等人通过倾斜其中一个限制镜来测量光子气体的可

    前沿动态 2022年3月24日
  • 科学家报道首个可编程量子传感器

    奥地利因斯布鲁克大学量子光学和量子信息研究所(IQOQI)的Peter Zoller、Thomas Monz和Rainer Blatt等人将量子信息处理领域的概念与计量学相结合,在实验上成功地演示了一种基于离子阱量子计算机(最多包含26个纠缠原子)的可编程量子传感器,传感性能可以在不需要先验输入的情况下,接近绝对量子极限,有望应用于从改进原子钟和全球定位系统到磁测量和惯性传感等领域。相关成果于3月23日发表于《自然》杂志。量子传感器是一项新兴的技术,为科学领域的精确传感创造了新的机遇。这些传感器中的大多数都是“启用量子的”,也就是说,它们使用量子系统的特性来执行计量任务,其准确度有两个极限,一个是标准量子极限(SQL),一个是绝对量子极限。启用量子的传感器性能可以接近或达到SQL,该极限源自于其状态初始化时的量子噪声。最新一代的传感技术正在通过使用纠缠态超越SQL。然而,现有的这些量子增强的传感器在超越SQL的同时,距离量子力学所允许的结果—绝对量子极限还比较远。根据物理学家的说法,人们知道原子钟可以在量子纠缠的帮助下更精确地运行。然而,针对此类应用实现鲁棒纠缠的方法迟迟没有出

    前沿动态 2022年3月23日
  • 谷歌实现量子计算机上最大规模的化学模拟

    哥伦比亚大学和谷歌量子人工智能团队合作,在“悬铃木”量子计算机上最多使用16个量子比特计算分子基态能量,这是迄今为止在量子计算机上进行的最大规模的量子化学模拟。相关成果于3月16日发表在《自然》杂志。基态能量受一些变量的影响,比如分子中的电子数、它们的自旋方向以及它们围绕原子核运行时的路径。这种电子能量可以由薛定谔方程解出。在经典计算机上求解这个方程,难度随着分子变大呈指数级增长。如何利用量子计算机绕过量子化学模拟中计算资源指数增长问题一直是一个热门研究课题。原则上,量子计算机应该能够像求解薛定谔方程所需要的那样,利用量子叠加态的优势(不同于由0和1组成的二进制数字或比特,量子比特可以同时处于0和1的叠加态),处理指数级或更复杂的计算。然而,量子比特是脆弱且容易出错的:使用的量子比特越多,最终的答案就越不准确。哥伦比亚大学和谷歌量子人工智能项目研究人员提出了一种方法,利用经典计算机和量子计算机的组合能力,在最小化量子计算机错误的同时,更有效地求解化学方程。经典计算机可以处理算法中大部分量子蒙特卡罗模拟(QMC),量子计算机“悬铃木”跳到了最后一步,也是计算上最复杂的一步:计

    前沿动态 2022年3月16日
  • Research and Markets发布《2022-2027年计算、通信、成像、安全、测量、建模和仿真的量子技术市场》报告

    2022年2月,Research and Markets发布了《2022-2027年全球424亿美元的量子技术市场:计算、通讯、影像、安全、测量、建模、仿真的量子技术市场》报告[1]。Research and Markets是一家总部位于爱尔兰都柏林的国际市场研究机构,成立于2002年,主要从事于全球范围的企业、行业市场调研分析、定制研究,以及咨询培训等。目前Research and Markets是全球最大的市场研究机构之一,拥有80多个国家1700个研究团队提供广泛的市场和企业研究。涉及领域从汽车到电信到动物学,覆盖了800多个行业;客户遍布全球,包括450多家财富500强客户。[2](一)报告主旨及概要该报告对量子技术市场进行了全面分析。报告评估了三个方面的内容:一是量子技术介绍与应用分析。包括量子技术相关理论及技术分支、量子技术市场要素等分析,量子技术专利态势及竞争情形分析。包括量子计算、量子密码通信、量子感测与成像,其中重点分析了量子测量与成像中的相关技术,预测了未来技术发展种量子技术对人工智能、边缘计算、区块链、物联网和大数据分析等技术领域的影响。二是评

    前沿动态 2022年3月15日
  • 欧盟委员会提出“天基安全连接”计划

    2月15日,在法国举行的欧盟关于太空政策的会议上,欧盟委员会提出了“Space-based Secure Connectivity System”(天基安全连接)计划,将确保欧盟在通信系统的安全性方面保持独立。欧盟建设的卫星星座将和欧洲量子通信基础设施(EuroQCI)集成在一起,以借助量子加密技术为欧洲政府和军事组织提供安全通信。计划预估费用总额为60亿欧元,其中24亿欧元来自欧盟预算、成员国和欧空局的资助。本次会议欧盟还提到太空交通管理办法(Space Traffic Management,STM)。STM一般包括安全、可持续和有保障地进入外层空间,以及在外层空间内开展活动和从外层空间返回的手段和规则。欧盟表示,将加强空间监视和交通能力,以支持STM,并加快研发活动,以开发自动防撞服务。在这个过程中,会使用到AI和量子技术。 来源:https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_22_921

    前沿动态 2022年3月6日
  • 中性原子体系实现了创纪录的512量子比特

    芝加哥大学Hannes Bernien团队实现了一种双元素原子阵列,可以单独控制单个铷原子和铯原子。研究人员使用512个光镊捕获铷原子和铯原子各256个,并观察到两个元素之间的串扰可以忽略不计。由此,中性原子体系实现了创纪录的512量子比特。论文于3月2日已经发表在《物理评论X》上[Phys. Rev. X 12, 011040 (2022)]。在量子计算领域,所有量子体系结构共同面临的一个核心挑战是在扩大系统规模的同时保持对单个量子比特的高保真控制和低串扰。目前,中性原子阵列已经成为一种很有前途的量子体系结构,可以突破目前对系统规模、相干性和高保真态制备和控制的限制。在中性原子系统中,单个中性原子被捕获在光镊阵列中,通过将它们激发到里德伯态来产生原子之间的相干相互作用。原子阵列实验已经达到了数百个原子的系统规模,包括哈佛大学Mikhail Lukin团队256个原子(量子比特)的可编程量子模拟器[Nature 595, 227 (2021)],证明了这种平台的潜力。然而,这些演示仅限于单个原子元素的阵列,其中原子的相同性质使得大量原子量子比特的无串扰控制和非破坏性读出具有挑战

    前沿动态 2022年3月3日
  • 欧洲发布《欧洲量子计算和量子模拟基础设施》白皮书

    2月2日,欧洲量子旗舰(Quantum Flagship)计划官网发布了《欧洲量子计算和量子模拟基础设施》白皮书,详细介绍了当前欧洲量子计算技术的发展状况与未来规划,并为如何实现高性能计算机(HPC)与量子计算的融合发展达成了共识。量子技术(QT)具有潜力对整个社会和经济产生颠覆性影响,可能实现新药物设计、新材料发现、绝对安全通信、金融策略与投资组合的优化等如今觉得困难乃至不可能的事情。因此,QT成为当今多个经济体争夺的科技制高点。欧盟委员会于2018年成立“量子旗舰计划”,宣布创建量子互联网,用来连接量子计算机、量子模拟器、传感器以及传输保密信息,以保护欧盟的数字基础设施。同年还建立了欧洲高性能计算联合体(EuroHPC JU),这是欧盟、欧洲国家和私人合作伙伴之间的一项联合倡议,旨在开发欧洲的世界级超级计算生态系统。EuroHPC JU使欧洲国家能够与欧盟一起协调其超级计算战略和投资,以进一步开发、部署、扩展和维护欧盟的世界级超级计算和数字基础设施。白皮书由欧洲高性能(HP)和量子计算社区联合推出,涵盖了欧洲各大超算中心以及对高性能计算有巨大需求的相关科研机构,包括: 

    前沿动态 2022年2月27日
  • 世界首台非实验室条件下的量子重力梯度仪走出实验室

    英国伯明翰大学研究人员23日在《自然》杂志上发表研究称,世界上第一台非实验室条件下的量子重力梯度仪问世。这种利用量子技术的传感器可找到隐藏在地下的物体,这是科学家们期待已久的里程碑,其对学界、业界和国家安全等将具有深远的影响。量子重力梯度仪的工作原理是利用超低温原子云测量原子云之间的干涉,从干涉信号中提取出与重力梯度有关的量。物体越大,其密度与周围环境的差异越大,测量到的重力的差异就越大。但振动、仪器倾斜以及磁场和热场的干扰,使得量子理论转化为商业现实具有挑战性。伯明翰量子传感器的突破性成功开启了一条商业之路,是第一个迎接这些现实世界挑战并进行高空间分辨率重力制图的项目。研究人员表示,这是传感领域的“觉醒时刻”,这一传感器可能有多种用途。城市工程师可利用它检测一些特殊用地的近地表(地下10米)特征,这些特征可能会影响新的建筑,因此可利用其降低铁路和公路项目的成本和延误;考古学家或可用于测绘墓穴和隐藏在地下的结构,在不破坏性挖掘的情况下了解考古奥秘;它还可用于测量地质特征,例如含水层或土壤密度,以确定含水量或发现隐藏的自然资源;还可改进对火山喷发等自然现象的预测。此前的重

    前沿动态 2022年2月24日
  • 光钟用于引力红移精确测量

    曾经,相对论测试需要相隔数千公里的精确时钟来完成。如今,光钟技术的发展令这种测试在尺寸不超过一毫米的原子团中就可以完成。正如爱因斯坦在其广义相对论中所预测的那样,一个巨大质量物体的引力场会扭曲时空,这会导致时间在离物体越近时流逝越慢。这种现象被称为引力时间膨胀,而且这种效应是可以测量的——尤其是在像地球这样的巨大物体附近。测量需要足够精确的时钟,而如今最精确的计时器是原子钟,它通过检测原子中两个量子态之间的跃迁来计时。最近,美国JILA实验室的Bothwell等人和威斯康星大学麦迪逊分校的Zheng等人分别报道了他们使用超冷锶原子团在原子钟稳定性方面取得的惊人进展。Bothwell和其同事甚至成功地测量了单个原子团中重力导致的时间膨胀效应,即引力红移。1976年,NASA在其发射的重力探测(Gravity Probe A)卫星上,首次搭载了氢原子微波钟(作用与光钟类似),并执行了第一个敏感到足以测量引力红移的实验。重力探测卫星到达了地球表面上方10000公里的高度。在这个高度,以氢原子钟产生的高精度微波信号作为时钟,大约每73年将比地球上的等效时钟快一秒。重力探测卫星团

    前沿动态 2022年2月16日