研究进展

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

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

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/

近日，中国科学技术大学潘建伟及其同事张强、姜海峰、彭承志等与上海技物所、新疆天文台、中科院国家授时中心、济南量子技术研究院和宁波大学等单位合作，通过发展大功率低噪声光梳、高灵敏度高精度线性采样、高稳定高效率光传输等技术，首次在国际上实现百公里级的自由空间高精度时间频率传递实验，时间传递稳定度达到飞秒量级，频率传递万秒稳定度优于4E-19。实验结果有效验证了星地链路高精度光频标比对的可行性，向建立广域光频标网络迈出重要一步。该成果于2022年10月5日在线发表于国际著名学术期刊《自然》杂志。近年来，基于超冷原子光晶格的光波段原子钟（光钟）的稳定度已进入E-19量级，将形成新一代的时间频率标准（光频标），结合广域、高精度的时间频率传递可以构建广域时频网络，将在精密导航定位、全球授时、广域量子通信、物理学基本原理检验等领域发挥重要作用。例如，当全球尺度时频传递的稳定度达到E-18量级时，就可形成新一代的“秒”定义，2026年国际计量大会将讨论这种“秒”的重新定义。进一步，高轨空间具有更低的引力场噪声环境，光频标和时频传递的稳定度理论上能够进入E-21量级，有望在引力波探测、暗物质搜寻

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/

10月5日，在加拿大魁北克举行的2022年硅量子电子研讨会上，英特尔展示了在量子芯片生产研究方面实现的关键里程碑结果。首先，英特尔硅自旋（半导体）量子比特芯片良率高达95%；同时，刷新了硅自旋量子比特数量的新纪录达到12个。这意味着硅自旋量子比特芯片已经非常接近量产，是朝着商业量子计算机所需的数千甚至数百万量子比特迈出的关键一步。该硅自旋量子比特器件是在位于俄勒冈州希尔斯伯勒的英特尔晶体管研发中心开发的，是使用英特尔的第二代硅自旋测试芯片进行的。通过使用英特尔低温探针（在低温（1.7 K或-271.45摄氏度）下运行的量子点测试设备，该团队分离出12个量子点和4个传感器。这是业界最大的硅电子自旋器件，在整个300 mm硅晶圆的每个位置都有一个电子。而且这些芯片采用极紫外(EUV)光刻技术制造，具有显著的一致性，整个晶圆的良率达到95%。英特尔量子硬件总监James Clarke表示：“英特尔继续在利用自己的晶体管制造技术制造硅自旋量子比特方面取得进展。实现的高良率和一致性表明，在英特尔已建立的晶体管工艺节点上制造量子芯片是一项明智的战略，是随着技术商业化的成熟而取得成功的有力标志。”资

中国科大郭光灿院士团队在二维范德瓦尔斯材料固态自旋色心领域取得重要进展。该团队李传锋、唐建顺研究组与匈牙利魏格纳物理研究中心AdamGali教授等人合作，实验研究并理论解释了六方氮化硼（hexagonalboronnitride，hBN）中带负电硼空位（VB-）色心受磁场调制的自旋相干动力学行为，揭示了hBN中VB-色心电子自旋与核自旋之间的相干耦合和弛豫机制，对发展基于二维范德瓦尔斯材料的相干自旋系统及低维量子器件具有重要意义。该成果9月29日发表在国际知名期刊《Nature Communications》上。近年来的研究发现宽禁带范德瓦尔斯材料hBN是室温自旋色心的优秀宿主，由于范德瓦尔斯材料通过简单的机械剥离就能制备为原子厚度的二维结构，且能和多种微纳结构相耦合，在低维量子器件制备和近场传感探测等方面比三维体材料具有天然优势，因此hBN中的自旋色心成为固态自旋色心领域的研究热点。目前研究最广泛的hBN自旋色心为VB-色心，且研究主要集中于VB-的电子自旋，对VB-电子自旋周围的核自旋尚缺乏深入研究及观测。由于色心周围的核自旋是固态自旋维度扩展的主要途径之一，另外也是造