前沿动态

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

荷兰拉德堡德大学的研究团队利用铯原子和铟锡表面上的电子表面约束，开发了一种用于模拟分子轨道的固态量子模拟器，可以通过人工合成分子来模拟真实分子的行为并调整分子的特性。该系统可作为一个模拟量子化学的多功能平台，并提供研究分子轨道和结构之间相互作用的新方法。这将有助于量子和有机化学、固体物理和多体物理等领域的研究。该成果于6月8日发表在《科学》杂志上。© Science研究论文以《量子模拟器用于模拟低维分子结构(Quantum simulator to emulate lower-dimensional molecular structure)》为题发表于《科学》杂志分子的变化和反应是化学的基础。负责进行实验的Emil Sierda表示：“几年前，我们有一个疯狂的想法，想建立一个量子模拟器。我们想创建类似于真实分子的人工分子。因此，我们开发了一个可以捕获电子的系统。电子像云一样围绕着分子，而我们利用这些被囚禁的电子来构建人工分子。”研究团队发现的结果令人惊讶。Sierda说：“我们构建的人工分子与真实分子之间的相似性令人难以置信。”论文通讯作者之一的Alex Khajeto

6月7至8日，英国首相苏纳克展开为期两天的首次正式访美。6月8日，美国总统拜登与英国首相苏纳克在白宫会谈后共同发布《大西洋宣言：21世纪美英经济伙伴关系框架》（以下简称“大西洋宣言”），并随附《21世纪美英经济伙伴关系行动计划》（以下简称“行动计划”）。双方强调，《大西洋宣言》将确保美英独特的联盟得到调整、加强和重新构想，以应对当前的挑战。双方将从以下五个方面开展合作：（1）确保美英在关键和新兴技术方面的领导地位，包括加强在量子、5G、6G、合成生物学、先进半导体、人工智能等领域进一步合作；（2）推进在经济安全和技术保护工具包和供应链方面的合作；（3）进行包容和负责任的数字化转型；（4）建设未来的清洁能源经济；（5）进一步加强在国防、卫生安全和太空领域的联盟。其中，在确保美英在关键和新兴技术方面的领导地位合作上，宣言表示：“少数关键和新兴技术正在形成新产业支柱，并塑造我们的国家安全格局。这些技术包括半导体、量子技术、人工智能、尖端电信和合成生物。作为世界领先公司和学术机构的所在地，我们致力于确保美英在这些领域继续处于领先地位。为实现这一目标，我们将在具体

康斯坦茨大学Peter Baum团队将透射电子显微镜的时间分辨率提升到了阿秒量级，并将材料内外的电磁近场解析为时空中的动态影像，为纳米材料和介电超原子的功能提供了新的见解。该结果表明了结合电子显微镜和阿秒激光科学，从空间和时间的基本维度来理解光与物质相互作用的价值，对进一步理解和控制纳米尺度下的光与物质相互作用有着重要意义。该成果于5月31日发表在《自然》杂志上。© Nature 研究论文以《阿秒电子显微镜观察亚周期光学动力学(Attosecond electron microscopy of sub-cycle optical dynamics)》为题发表于《自然》杂志。光与物质之间的相互作用是自然界中最普遍的现象之一，其在太阳能电池、显示器或激光器等设备中无处不在。这些相互作用是由光的振荡推拉电子所定义的，而这种动力学过程非常快：光波在阿秒量级振荡，即一秒的一百亿亿分之一。一直以来，直接在时空中可视化这些极快的过程是非常困难的，但康斯坦茨大学的研究团队现在成功实现了这一目标。阿秒场周期对比电子显微镜的原理示意图“如果你仔细观察会发现，几乎所有光学、纳米光子学或超材料中的

5月25日，密歇根大学宣布投资5500万美元启动量子研究所（Quantum Research Institute），用于推动量子互联网的发展，以及创建可持续性创新（如碳捕获和能量收集）的量子工程应用。量子研究所依托密歇根大学的量子材料和量子光研究的学科优势，致力于促进密歇根大学教师、政府和行业合作伙伴之间的研究合作。研究所通过运营研究孵化器，为教师提供包括种子资金在内的一系列服务和资源，帮助他们竞争大规模的外部资助，以便更好地开展科研项目。同时，研究所将任命20名密歇根大学教职员工，在未来六个月内开展一项跨学科的量子研究战略计划。除了研究之外，研究所还将增加新课程，进一步扩展学术课程，帮助学生为未来就业做好准备。密歇根大学将借助量子研究所设立的奖学金招募能力强、多元化的研究生和博士后研究员，与教师合作开展多学科研究项目。新成立的量子研究所将招募八名新教师，涵盖密歇根大学物理学、电气工程和计算机科学以及材料科学等量子相关领域的专业的人才。物理系Harrison M. Randall教授、Steven Cundiff和电气工程和计算机科学系Mack Kira教授将担任该研究