研究进展

近日，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、张强等与济南量子技术研究院等单位的科研人员合作，在国际上首次关闭定域性、测量独立性以及纠缠源独立性等漏洞，利用类空间隔的纠缠交换光量子网络对实数形式的量子力学进行了检验，以超过5.3个标准差的实验精度验证了实数无法完整地描述标准量子力学，严格确认了量子力学中复数的必要性。相关研究成果发表在国际著名学术期刊《物理评论快报》上。由于该工作广泛的兴趣，美国物理学会专门在APS News栏目撰文报道。量子物理是否确实需要复数的参与，一直是一个长期的基础性问题。2022年初，潘建伟团队利用可实验验证的、类似贝尔不等式的定量判据，率先完成了排除了实数形式描述标准量子力学的第一个实验检验[Phys. Rev. Lett. 128, 040403 (2022)]。该工作利用的是同一个超导量子芯片上的四个量子比特，距离上无法满足类空间隔的要求，因而存在定域、测量独立性、纠缠源独立性等问题。图1: 示意图为了更严格地检验复数的客观存在性，潘建伟团队在类空间隔纠缠交换光量子网络（图一）的基础上，利用网络中的两个独立源各自独立产生纠缠光子对，分发给远处的三个参

中国科学技术大学郭光灿院士团队在集成光子芯片量子器件的研究中取得重要进展。该团队邹长铃、李明研究组提出人工合成光学非线性过程的通用方法，在集成芯片微腔中实验观测到高效率的合成高阶非线性过程，并展示了其在跨波段量子纠缠光源中的应用潜力。相关成果以“Synthetic five-wave mixing in an integrated microcavity for visible-telecom entanglement generation”为题于10月20日在线发表于国际学术期刊《自然·通讯》上。自激光问世以来，非线性光学效应已经被广泛应用于光学成像、光学传感、频率转换和精密光谱等领域中。对于新兴的量子信息处理来说，它也是实现量子纠缠光源以及量子逻辑门操作的核心元素。然而受限于材料非线性极化率随阶数呈指数衰减这一本征属性，人们对光学非线性的应用主要局限于二阶和三阶过程，多个光子同时参与的高阶过程很少被研究。一方面，低阶过程限制了传统非线性与光量子器件的性能，比如量子光源的可扩展性；另一方面，人们也好奇高阶非线性过程所蕴含的新颖非线性与量子物理现象。利用集成光子芯片上的微纳

中国科大郭光灿院士团队与胡水明教授团队合作，在原子、分子精密测量研究领域取得新进展。他们揭示了原子分子精密光谱测量中的一种类Fano共振的新机制，发现在驻波场中对超窄线宽跃迁的激发会受到远失谐的强跃迁的影响，这对基于原子分子超窄跃迁的精密测量（如原子光钟、量子存贮等）将产生重要的影响。相关成果10月10日以“Fano-like resonance due to interference with distant transitions”为题在线发表于物理著名期刊《Physical Review Letters》上。基于原子或分子体系中的窄跃迁能级的精密测量一直是众多研究的主题，并且已经被广泛应用于多个领域，如传感、计量以及光钟等。窄跃迁也可以被用于测定基本物理常数，检验基础物理学定律、寻找“新物理”。在应用中，为了克服窄跃迁自身对光吸收很弱的缺点，研究人员通常需要采用很强的激光驻波场来探测这些弱跃迁、同时消除由于原子/分子运动导致的多普勒频移。因此，近几十年来，人们对强驻波场中的窄共振谱进行了广泛的研究。在传统的原子和分子光谱学中，通常采用两能级或少能级近似，忽略那些与目标

中国科大郭光灿院士团队在基于相变的精密测量上取得新进展。该团队史保森、丁冬生课题组与丹麦奥尔胡斯大学的Klaus Mølmer教授和英国杜伦大学的Charles S. Adams教授合作，利用强关联系统的相变提高了里德堡原子对微波电场测量的精度和灵敏度，相关成果以“Enhanced metrology at the critical point of a many-body Rydberg atomic system”为题发表在国际知名学术期刊《Nature Physics》上。发展现代化先进量子测量体系具有重要的研究意义，它既是国家重大需求，又符合国际化发展潮流。由于里德堡原子具有较大的电偶极矩，可以对微弱的电场产生很强的响应，因此已经成为一个非常有前景的微波测量的量子体系。另一方面，由于里德堡原子之间具有长程强相互作用，常被用于模拟研究强关联系统以及相变。强关联系统在临界点附近对外界扰动更加敏感，可以被应用于量子精密测量领域。虽然有大量理论报道利用强关联系统的临界状态去做量子传感，从理论被提出来十几年后，但在实验上一直未能成功实现。主要原因是：多体系统相变过程难制备、临界点

10月17日，凯捷咨询发布最新报告《可持续发展和量子技术》，主题是量子技术如何助推联合国的可持续发展目标。报告探讨了仍处于开发和运营早期阶段的量子计算和量子传感如何在未来进行实际应用，并实现可持续发展目标。2015年，联合国及其所有会员国确定了17项全球目标，旨在“为所有人实现更美好、更可持续的未来蓝图”。世界各地政府和公司都在寻求采用关键技术和方法来实现其承诺的可持续发展目标。凯捷报告认为，量子技术在对可持续发展目标产生积极影响方面具有巨大的潜力，通过提供一个新的创新平台，有可能改变许多行业和领域的关键活动，从而实现联合国的目标。报告说明了量子技术在优化、机器学习、模拟和传感方面的作用，以及可能带来的机会，并重点列举了量子技术对17项可持续发展目标的可行性应用评估。关于凯捷咨询集团凯捷咨询集团创始于1967年，总部位于法国巴黎，是目前欧洲最大的管理咨询公司，也是全球排名前五的管理咨询、技术和外包服务供应商，在全世界44个国家拥有超过115,000名员工。凯捷还拥有自己的量子实验室，一个由量子专家、合作伙伴和专业研究设施组成的全球网络，在英国、葡萄牙和印度等地运行研究项目，旨在推进量子

10月初，量子经济发展联盟（QED-C）发布了新报告《量子计算领域的公私合作伙伴关系》，呼吁加强政府与商业的合作。报告描述了新兴的量子计算用例，并为寻求更多的公私合作伙伴关系（PPP）提供了建议。该报告表明了量子计算有四个广泛的应用类别：优化、模拟、线性代数以及因式分解。尽管一些量子计算的先驱已经发布了实现量子优势的详细时间表，但QED-C发布的报告在时间表上更加严格，并对美国政府提出了三项建议：1.寻找量子计算用例。建议联邦政府建立一个PPP，其使命是通过促进QC硬件和软件专家、应用领域专家以及政策和市场专家之间的合作，寻找可能的近期QC应用。这种伙伴关系应围绕一个重要的公共利益主题应用领域，政府将承担主要组织责任，确定重要的用例以及在解决这些用例方面取得有意义进展的标准。2.允许量子迭代竞争。政府的赞助对加速开发用于政府任务的量子技术是有效的，这需要遵循一种迭代的竞争方法，允许政府修改时间表和目标，以应对竞争者，更好地适应技术发展的可能性。3.开发量子挑战项目。联邦政府还应考虑的重点是开发具有挑战性的项目，以解决量子计算的潜在技术开发。例如，美国能源部的INFU

中国科大郭光灿院士团队在量子力学基础研究方面取得重要进展。该团队李传锋、黄运锋等人与西班牙理论物理学家合作，实验验证了基于局域操作和共享随机性（LOSR, Local operation and shared randomness）理论框架下的真多体非局域性，结果表明用两体或三体非局域关联无法解释自然界产生的所有关联。该成果10月4日发表在国际知名期刊《物理评论快报》上，并被选为该期的封面文章。量子力学允许粒子之间存在非局域的关联，即量子非局域性。量子非局域性是实现各种量子信息过程的重要资源。对于多体系统，真多体非局域性被认为是多体系统中能展现的最强的非局域关联。真多体非局域性检验通常依赖于局域操作和经典通信（LOCC, Local operation and classical communication）框架下的不等式的违背。然而在多体非局域性的检验中，我们通常需要假定不同观测者间联合测量的概率分布服从无信号条件（non-signaling condition），经典通信是禁止的，因此基于LOCC的真多体非局域性并不是良好的定义。在量子资源理论中，LOCC并不是唯一可以

10月6日，美国总统拜登参观了位于纽约州波基普西的IBM基地。随后，IBM首席执行官Arvind Krishna宣布在未来十年将投资200亿美元，旨在加强纽约哈德逊河谷的半导体、量子计算和其他尖端技术的研发和制造。该计划是自拜登8月签署《芯片和科学法案》以来公布的一连串投资中的最新一项。IBM认为《芯片和科学法案》将通过加速研究、扩大量子供应链以及为研究人员提供更多机会，来探索量子系统的商业应用，推动量子计算的未来发展。拜登称赞这家“具有代表性的美国公司”的承诺是其重建美国创新战略正在奏效的又一个表现。IBM位于纽约州波基普西的园区中心是世界上第一个量子数据中心。该中心于2019年成立，现在拥有20多个量子系统，每天执行超过20亿个电路，是世界上最大的用于商业和研究活动的量子计算系统机组。IBMQuantum System One正是诞生在这里，这是世界上第一个为商业用途设计的集成量子计算系统，这个系统的建立是为了将量子计算带出实验室，进入商业环境。这种设计所带来的稳定性、可靠性、灵活性和可扩展性使27量子比特的Falcon处理器快速迭代到127量子比特的Eagle处理器，同时

10月6日，英国成立UKQuantum，这是一个代表英国量子计算产业，由行业主导、政府支持的联盟。UKQuantum已经面向英国量子产业组织开放会员资格，致力于成为该行业的领头者，支持英国未来发展成为全球量子计算中心。UKQuantum将为量子部门的成员举办网络研讨会、委员会和线下研讨会，就相关主题向政府提供反馈。该联盟的创始成员包括英国电信、Orca Computing、牛津仪器和Nu Quantum。资料来源：https://ukquantum.org/ukquantum-launches-consortium-to-accelerate-uk-innovation/

欧洲高性能计算联盟（EuroHPC JU）在欧盟选择了位于六个国家（捷克、德国、西班牙、法国、意大利和波兰）的站点来托管和运营第一台EuroHPC量子计算机，旨在使欧洲成为超级计算领袖。该量子计算机基础设施将支持开发与欧洲工业、科学和社会相关的各种应用程序，为欧洲超级计算机基础设施增加新功能。2021年12月，EuroHPC JU便通过其RI项目HPCQS启动了其首个量子计算计划，将两个量子模拟器集成到两个已经存在的超级计算机中，每个模拟器控制约100多个量子比特。混合计算融合了最好的量子技术和经典HPC技术，将创造新的创新潜力，并为欧洲进入后百亿亿次级时代做好准备。资料来源：https://insidehpc.com/2022/10/eurohpc-ju-picks-6-quroqcs-sites-for-qauntum-computers/