前沿动态

Q-CTRL是通过量子基础设施软件开发有实用价值量子技术的全球领导者，宣布与澳大利亚国防部合作开发量子传感器，为军事平台提供量子导航能力。该计划将提供基于Q-CTRL行业领先的软件加固型量子传感技术的量子增强定位和导航能力。量子增强导航将使车辆能够在GPS不可用或不可信的情况下长时间准确定位，为国防行动开辟新的领域。在空中、太空、地下和水下，量子导航允许长时间的续航任务，并确保定位免受敌人的干扰或欺骗。民用和军用导航对GPS的依赖已成为全世界政府和私营部门组织的一个关键弱点。仅在美国，有限访问或完全拒绝GPS信号估计每天就造成超过1亿美元的经济损失。GPS的现有替代品带来的优势有限，面临快速累积的报错，可能对国防任务构成巨大风险。例如，大多数海军舰艇使用备用“惯性导航”系统，该系统可以感知运动以帮助定位，但可能导致船只在没有GPS的情况下仅几个小时后偏离航线数英里，这足以在恶劣条件下将船只很快引导到水下障碍物。Q-CTRL的技术利用原子的量子物理特性来检测地球引力场的运动和微小变化，利用这些信号实现长时间的导航。量子传感器提供非常可靠的输出，因为它们的信号来自物理的

美国实验天体物理联合研究所（JILA）的研究团队将电子电偶极矩（eEDM）上界值压缩到4.1×10-30e·cm，比之前的最好结果提升了2.4倍。这项新的测量意味着，如果将电子的大小比作地球，那么它形状中的任何不对称性都必须小于一个原子的尺度。该成果使得人们能够搜寻新粒子，所覆盖的质量范围可达到比目前大型粒子对撞机所能实现的能量还要高十倍，并可能有助于解释宇宙中正反物质的非对称性。该成果于7月6日发表在《科学》杂志上。© Science研究论文以《电子电偶极矩的改进界限(An improved bound on the electron’s electric dipole moment)》为题发表于《科学》杂志大爆炸理论认为，宇宙的初始状态应该以相等数目的物质和反物质形成——它们是彼此的镜像，具有相反的电荷。然而，在我们的宇宙中物质很常见，而反物质却很稀少。理论物理学家提出，某些亚原子粒子的存在可能使得物质占据优势。如果这些粒子存在，它们将在电子周围瞬时地出现和消失，从而使电子呈现出椭球形状。这些粒子的质量巨大，因此产生它们所需的能量也非常庞大，以至于即使在全球最大的粒子加

沃达丰担心量子系统破解加密代码的潜力，并正在测试用于智能手机的量子安全虚拟专用网络（VPN）。7月5日，这家电信巨头表示，它已与去年从谷歌母公司Alphabet分离出来的初创公司SandboxAQ合作，使用标准智能手机对量子安全VPN进行概念验证测试。沃达丰表示，该VPN已被调整为使用美国国家标准与技术研究院（NIST）开发的加密代码- 所谓的抗量子加密（PQC）算法- 被认为可以抵抗通过量子方法破解。根据沃达丰研发主管Luke Ibbetson的说法，该公司担心所谓的“现在存储，以后解密”攻击：恶意行为者可能会收集加密的敏感通信，希望将来使用量子系统对其进行解码。根据Ibbetson的说法，“虽然与加密相关的量子计算机可能还需要数年时间，但具有能力的量子攻击者构成的威胁今天已经存在。”Vodafone-SandboxAQ Quantum Secure VPN项目评估了PQC算法对这一关键电信服务的影响，而不会影响客户体验。在该项目中，沃达丰使用新技术和定制的SandboxAQ软件构建了第一个用于量子安全互联网协议和分析的量子安全VPN。沃达丰表示，它一直在

汇丰银行是第一家加入英国电信和东芝量子安全城域网的银行，使用量子密钥分发（QKD）连接两个英国结点，以准备其全球业务以应对未来的网络威胁。该技术将在多种场景中进行试验，包括金融交易、安全视频通信和一次性密码本加密，以及使用AWS Snowball Edge设备的AWS边缘计算功能。汇丰银行将在其位于金丝雀码头的全球总部和62公里外的伯克希尔数据中心之间试验通过光纤电缆进行量子安全传输测试数据。QKD是一项重要的技术，它使用光粒子和量子物理学的基本属性在各方之间传递密钥。这些密钥可用于加密和解密敏感数据，并且不受量子计算机的窃听或网络攻击。汇丰银行（HSBC Bank Plc）和汇丰银行欧洲首席执行官Colin Bell表示：“我们的客人、客户和员工希望我们拥有安全可靠的运营和弹性网络安全，因此我们必须保持领先地位。这就是为什么我们已经在为量子未来进行全球准备。我们正在率先进行行业领先的试验，招募训练有素的专家，并投资于强大的战略合作伙伴关系，以探索如何在这些技术推进时部署它们。今天的里程碑证明了合作的重要性，并展示了当行业领导者联手时可以实现的重大创新和进步。汇丰对量子

美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究团队发展了时间可编程光频梳技术，将接收功率的最小值从数纳瓦特降低到了仅为数百飞瓦特，接收功率接近量子极限。研究团队展示了在创纪录的300公里自由空间距离和创纪录的102dB链路损耗下，以仅4.0毫瓦的输出功率实现了阿秒级时间传输，远远优于分布式相干传感、秒重新定义以及基础物理学检验所要求的水平。该成果验证了在高损耗星地链路中实现大规模自由空间时间频率传递网络的可能性。相关论文于6月21日发表在《自然》杂志上。物理学家长期以来都在寻求一种能力：在遥远的地点之间通过自由空间传输极其精确的时间信号，并且其传输功率适用于未来的太空任务。而由NIST科学家组成的研究小组所获得的这一结果，相当于可以实现从地面到36000公里外地球同步轨道卫星的时间传递。这种的方法可以实现飞秒精度的时间同步，精度比现有最先进的卫星方法高一万倍。该方法还允许使用最低限度的时间信号强度来实现成功同步，这使得系统在面对大气干扰时具有很高的鲁棒性。© Nature研究论文以《用于未来地球同步链路的量子极限光学时间传递(Quantum-limited optical ti

由哈佛大学Markus Greiner小组主导的国际合作团队首次利用光晶格中的超冷原子实现了分数量子霍尔态。研究团队通过Floquet动力学调控的方法产生了合成磁场，并设计了一种新的量子态绝热制备方案，从而在一个4×4的光晶格中制备了由两个玻色子87Rb所形成的ν=1/2Laughlin态，最终利用量子气体显微镜观察到了Laughlin态的标志性特征。该研究为使用超冷原子研究高度纠缠的拓扑物质提供了新的思路，并在容错量子信息处理技术中具有潜在的应用。该成果于6月21日发表在《自然》杂志上。© Nature 研究论文以《用超冷原子实现分数量子霍尔态(Realization of a fraction quantum Hall state with ultracold atoms)》为题发表于《自然》杂志20 世纪80 年代量子霍尔效应的发现揭示了一种被称为“Laughlin态”的新物态的存在，以从理论上对其进行了表征的1998 年诺贝尔物理学奖得主、美国物理学家Robert B. Laughlin的名字命名。Laughlin态是一种强相互作用的拓扑物质，具有分数电荷、长程拓扑

6月27日，韩国科学技术信息通信部发布量子科技发展战略，到2035年，将至少投入3万亿韩元（23亿美元）用于量子技术的研究和应用，目标是助力韩国成为量子科技领域的第四大强国。此项资金投入是2019—2023年间韩国量子技术支持资金的10倍多。该项资金将分两阶段投入，韩国政府将在2035年前投入2.4万亿韩元，私营部门将在2027年前投入6000亿韩元，2027年后，私营部门的投入将根据量子技术进展和商业条件进行调整。韩国的具体目标是：1. 韩国将自主研发量子计算机、量子城域网和量子传感器等相关产品和服务，力争到2035年将量子技术水平提高到美国等领先国家的85%。2. 计划在2023年内将拥有博士学位的量子研究人员从384人增加到2500人，将学士和硕士从业人员从1000人增加到10000人，另外每年派遣500名本土专家赴海外学习交流。3. 在量子基础设施方面，计划在2027年前建立一个专门供研究人员使用的量子工厂，在2031年前建设公共量子工厂，2035年前建设私人量子工厂。4. 到2035年将韩国量子技术国际排名从目前的第10位提高到第4位，市场份额率从1.

IBM公司的研究团队基于最新研制的127比特Eagle量子处理器IBM kyiv，通过错误缓解技术，实现了对特定结构伊辛模型的模拟，对于31，37，68，127比特规模的求解结果准确度均有一定程度提升。其中，对于系统规模为68比特的特定线路，提升效果最为明显，未使用错误缓解技术时的结果准确度不足20%，而通过错误缓解的处理，可以将准确度提升至95%以上。但系统的量子加速效果非常有限，IBM也明确表示，这一工作的目的不在于证明量子计算机比经典计算机快，而是在量子纠错尚未实现的阶段提升大规模量子计算线路的精度，为近期提高量子计算的实用性提供了可能。该成果于6月14日以封面论文的形式发表在《自然》杂志上。© Nature 研究论文以《在容错之前量子计算实用性的证据(Evidence for the utility of quantum computing before fault tolerance)》为题发表于《自然》杂志当前量子计算的最大挑战是不可避免的量子噪声，导致规模略大的量子线路无法可靠运行。发挥量子计算机的全部潜力需要设备能够纠正自身的错误。纠正这些经常发生的错误是一

6月19日，丹麦政府公布将实施国内首个量子技术子战略，计划在量子研究和创新方面投入10亿克朗（约合9360万美元），用于推动丹麦的量子研究发展，为量子技术的开发和应用建立框架，以保持其全球领先地位，并促进将研究成果转化为应对全球挑战的实用量子解决方案。作为量子领域战略研究与创新子战略中的一项关键举措，丹麦政府启动了量子领域研究与创新战略计划。该计划旨在保证对量子研究和创新的长期投入，并通过基础研究和早期应用投资，以及研究与创新的协同作用，促进丹麦量子技术的发展。量子领域研究与创新战略计划主要聚焦在三个重点领域：1.对研究和创新的长期和战略投资；2.为丹麦的利益开展国际研究和创新合作；3.改善对数字研究基础设施的访问。根据丹麦2023年财政法案，已经拨款2.12亿丹麦克朗用于量子技术领域的研究和创新。政府的目标是在未来四年内保持这一高水平的投入，这意味着在2023年至2027年期间，丹麦政府至少投入10亿克朗的资金。此外，丹麦政府还计划建立一个国家量子技术论坛，促进量子领域主要利益相关者之间的广泛合作。这份发布的子战略只是丹麦量子技术战略的第一个部分，其余

芝加哥大学Andrew Cleland团队首次实现了能够确定性地将单个声子转换为叠加输出态的声子分束器，且利用该相干过程演示了单声子干涉仪，并进一步实现了双声子干涉。该研究提出了一种可用于实现线性力学量子计算的新型固态系统，并给出了巡游声子和超导量子比特之间的直接转换，为混合计算系统的发展提供了重要机遇。该成果于6月8日发表在《科学》杂志上。© Science研究论文以《分裂声子：构建线性力学量子计算平台(Splitting phonons: Building a platform for linear mechanical quantum computing)》为题发表于《科学》杂志声子是材料内部的基本量子振动，单个声子代表了数万亿原子的集体运动。在该实验中，研究人员使用了在铌酸锂表面传播的单个表面声波声子，其频率比人耳能听到的高出大约一百万倍。此前，Cleland团队已经找到了如何产生和探测单个声子的方法，并首次实现了两个声子的纠缠 [Phys. Rev. Lett. 124, 240502 (2020)]。为了展示这些声子的量子特性，研究团队构建了一种声学分束器，它可