研究进展

9月8日，在欧盟“Recovery and Resilience Facility ”（RRF，复苏和复原基金）的支持下，欧盟向荷兰赠款47亿欧元，以支持荷兰“Recovery and Resilience Plan”（复苏和复原计划）中阐述的关键投资和改革措施。委员会评估预计总拨款的48%用于支持气候目标，包括对脱碳和能源转型做出重大贡献的投资；总拨款的26%将用于支持数字化转型，包括对量子技术、人工智能、数字教育和数字政府的投资，其中预计将调用2.7亿欧元促进创新量子技术应用开发。参考资料：https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_22_5397

投研机构Vertical Research Partners的管理合伙人金融分析师Jeffrey T. Sprague在其最新的投研报告中预测，霍尼韦尔控股的量子计算公司Quantinuum的贴现股权价值可能在十年内达到约370亿美元。研究报告的预测基于分布在多个行业，价值数万亿美元的量子技术潜在应用市场。霍尼韦尔预计，到2050年，量子用例将创造1万亿美元价值，Quantinuum将进入超过一半（5500亿美元）的潜在市场，包括：化肥生产——2000亿美元，制药和医疗保健——1100亿美元，新材料设计——1700亿美元，Quantinuum的网络安全部门将提供重要的创收服务。报告指出，量子计算的价值取决于成本控制，即如果量子可以为制药行业节约一小部分成本，那么由此带来的回报将是巨大的。例如，如果使用量子计算机将研发费用减少1%，成本将节省大约750万美元。将这一比例扩大到三个行业中的所有公司，霍尼韦尔预计在21世纪20年代中后期，利用Quantinuum的技术改变包括金融、能源、自动化和交通运输等行业。Quantinuum的商业模式分为三个阶段：渗透、孵化和扩展。目前已完成市场渗透阶

8月31日，澳大利亚九个本地和国际参与者聚集在一起组成了“澳大利亚量子联盟“（AQA）。创始成员包括本地企业Quintessence Labs、Q-CTRL、Quantum Brilliance、Silicon Quantum Computing、Nomad Atomics和Diray，以及全球巨头谷歌、微软和Rigetti。组建AQA是澳大利亚量子生态系统发展的一个重要里程碑事件，该联盟将隶属“澳大利亚战略政策研究所和技术委员会”，通过促进、加强和连接该国的量子生态系统，成为澳大利亚量子产业“共同发声”的平台。澳大利亚新联邦政府计划使用10亿澳元的关键技术基金来发展澳大利亚的量子产业，并计划在2022年年底前制定国家量子战略。工业、科学和资源部估计，到2040年，量子技术可以提供40亿澳元的经济价值，并创造多达16000个新工作岗位。澳大利亚量子网络安全公司Quintessence Labs首席执行官Vikram Sharma对此表示：“随着政府制定和执行澳大利亚战略，AQA将在推动量子行业增长方面，成为政府值得信赖的建议来源，并与更广泛的社区和未来的量子技术消费者建立联系，与志同道

8月30日，新加坡国家量子办公室（NQO）与芬兰国家技术研究中心（VTT）、量子计算公司IQM、芬兰CSC-IT科学中心签署谅解备忘录，两国同意利用各方在量子相关技术方面的各自优势和专业知识，加速量子技术硬件组件、算法和应用的开发，在量子加速高性能计算以及地面和卫星量子通信领域开展合作，并为量子技术国家战略路线图的知识交流铺平道路，为多功能量子技术开发提供了先决条件。其中，NQO负责制定和执行新加坡国家量子战略，推进新加坡的量子技术、人才和生态系统发展，目前已经启动了三个国家一级的量子方案，即国家量子计算中心、国家量子安全网络和国家量子无厂化铸造厂；VTT在量子技术解决方案的开发和商业化方面拥有30年经验，并拥有芬兰第一台量子计算机Helmi；IQM是为超级计算中心和研究实验室构建量子计算机的欧洲领导者；CSC优势在于基于最先进的ICT基础设施的科学计算解决方案，并参与了欧洲最强大的泛欧LUMI超级计算机的诞生。参考资料：https://www.vttresearch.com/en/news-and-ideas/finland-and-singapores-national-quant

8月29日，日本早稻田大学风险投资公司（WUV）宣布，作为WUV基金的第一个项目，已向早稻田大学旗下的“Nanofiber Quantum Technologies”（日本首家量子逻辑门模型量子计算机硬件开发初创公司，简称“NanoQT”）投资2亿日元（约1000万元人民币）。该项目旨在结合早稻田大学青木教授的突破性技术、世界一流的联合创始人团队和基于独特的纳米纤维QED谐振器方法，实现日本的量子计算机。NanoQT由早稻田大学相关联合创始团队组建，2022年4月27日成立，其主要技术是早稻田大学科学与工程学院的青木隆朗教授发明的纳米纤维QED（量子电动力学）谐振器。基于谐振器电动力学的谐振器QED系统已经在理论上被认为是量子计算机的一种实现方法，但目前在制造最佳谐振器方面仍存在许多挑战。与其他实现方法（超导、离子阱、冷原子等）相比，QED尚未实现商业化。1NanoQT纳米纤维谐振器结合了量子计算机所需的高适应性、低损耗和可扩展性，该技术可以利用独特的纳米纤维谐振器QED方法作为量子计算机硬件。关于早稻田大学风险投资有限公司（WUV）早稻田大学风险投资公司（WUV）2022年4月成立，

北京大学物理学院量子材料科学中心、北京大学轻元素先进材料研究中心江颖教授团队和香港科技大学杨森副教授、德国斯图加特大学Jörg Wrachtrup教授等合作，基于自主研发的qPlus型扫描探针显微镜系统，发展出可控操纵金刚石近表面电子自旋库的新技术，大幅提升了浅层固态量子比特的相干性（相干时间T2最高可延长20倍），有望突破量子传感领域的应用瓶颈。该成果于8月25日发表在《自然·物理学》杂志上。量子比特是量子计算、量子信息和量子传感等前沿量子科技的基石。量子相干性是量子比特的一个核心参数，表明量子比特维持其量子特性的能力，并直接决定了量子比特的工作性能。发展有效抑制量子比特退相干的方法对量子科技的应用至关重要。金刚石中的氮-空位色心（NV center）是最具代表性的固态量子比特之一，在室温大气环境下的相干时间可达到毫秒量级，因此其作为量子传感器的探测灵敏度极高，理论上可探测单个质子自旋产生的磁场。为了提高量子传感的信噪比和空间分辨，一般需要让NV尽量靠近金刚石表面。然而，受限于浅层NV的制备工艺，生长过程中金刚石近表面易产生大量顺磁缺陷，引起浅层NV的显著退相干，并大幅降低其探测灵敏

马克斯普朗克量子光学研究所（MPQ）的研究人员首次用单个原子在光学谐振腔中产生了多达14个纠缠光子，这些光子可以有针对性且非常有效地制备成特定的量子态。这种新方法可以促进构建光量子计算机，并为未来的数据安全传输服务。该研究成果于8月24日发表在《自然》杂志上。量子世界的现象，从日常世界的角度来看，往往很奇怪。例如纠缠：粒子之间的量子关联，以一种奇怪的方式在任意长的距离上产生联系。要构建量子计算机，必须有大量的纠缠粒子协同工作，它们是计算的基本单元，即所谓的量子比特。“光子特别适合做量子比特，因为它们很稳定并且易于操作，”MPQ的博士生Philip Thomas说。现在，他与Gerhard Rempe教授领导的研究小组一起，成功地朝着使光子可用于量子计算等技术应用迈出了重要一步：该团队首次以可控方式高效生成14个纠缠光子。此前，光子纠缠数目的记录是中国科大潘建伟团队于2018年实现的12个光子纠缠，同年该团队利用六个光子的三个不同自由度实现了18个量子比特纠缠，至今仍是光量子比特纠缠的世界纪录。“这个实验的诀窍是使用单个原子发射光子并以非常明确的方式将它们纠缠在一起，”Thomas说。为

日本理化研究所（RIKEN）的研究团队首次在硅量子点器件中使用基于电子自旋的量子比特实现了三量子比特门和基本的量子纠错。该成果于8月24日发表在《自然》杂志上[1]。量子计算机可以通过同时编码多条信息来执行传统计算机难以进行的高速计算。基于各种物理系统的量子计算机正在研究中，其中，使用硅量子点器件的硅量子计算机与半导体行业现有的集成技术兼容，前景乐观。由于量子态的脆弱性，量子计算容易出错，纠错技术是实际量子计算所必需的。最基本的量子纠错演示需要至少三个量子比特。然而，由于三个或更多量子比特的同时控制和测量等技术问题，在硅量子计算机中实现量子纠错一直很困难。量子点结构是通过精密加工在硅/硅锗半导体衬底上制造的，通过控制施加在栅电极上的电压，可以形成具有高自由度的量子点并控制它们的电子自旋态。该团队之前的研究已经实现了2个量子比特的量子门[2]，而在这项研究中，他们实现了一个Toffoli门，它是一个3量子比特门。Toffoli门是一种只有在两个辅助量子比特都处于“0”状态时才翻转目标量子比特（数据量子比特）状态的操作，可以校正量子比特态。然后，他们使用这个Toffoli门来实现一个3量子

8月25日，波士顿咨询集团（BCG）发布研究报告《欧洲能否在量子计算方面赶上美国（和中国）？》，介绍了全球量子计算发展的规模和步伐。预计量子计算在未来15到30年内，将创造450-8500亿美元的价值。BCG报告指出，美国在量子计算专利、风险投资和人才数量方面明显领先，中国紧随其后；欧盟目前在公共投资方面处于领先地位。欧盟缺乏一个协调各个成员国活动的连贯行动计划，且私人资本市场不发达，无法对后期的量子企业进行投资。报告强调，美国在商界拥有的量子人才是欧盟的2-3倍，欧盟没有培养足够的量子计算人才满足预期需求。BCG的报告还给出了欧洲维护量子主权行动的建议：首先，制定一个与成员国计划和战略相一致的欧盟范围内的综合行动计划；其次，缩小欧洲投资缺口，特别是后期资金，以使欧洲初创企业能够迅速扩大规模；最后，构建从高中到研究生的端到端人才管道，使得有足够的人才来满足激增的业务需求。参考资料：https://web-assets.bcg.com/36/c4/1a807b3648d5a9eac68105641bfd/can-europe-catch-up-with-the-us-and-china-

中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室杜江峰院士团队与南京大学组成的联合研究组在暗能量探测领域取得重大进展，利用抗磁悬浮力学系统在实验室环境中对一种重要的暗能量理论——变色龙理论进行了实验检验，未发现该理论预言的“第五种力”，从而排除了其作为暗能量的可能。这是所有暗能量理论中的首个确定性的实验检验。相关研究成果以“Experiments with levitated force sensor challenge theories of dark energy”为题，于8月25日线上发表于国际学术期刊《Nature Physics》。Science杂志发布的125个最具挑战性的科学问题中，“宇宙由什么构成”排在第一个。宇宙学和天文学的一些观测事实表明，我们的宇宙正处于加速膨胀中，而暗能量被认为是驱动膨胀的原因。但是，对于暗能量的本质是什么，以何种方式与我们的世界发生作用，目前仍然未知。为探索神秘的暗能量场，国际上布局了多种实验研究计划，传统的手段主要是借助天文观测或大型物理装置，如太空望远镜、地下实验室以及大型高能粒子加速器等。中科院微观磁共振重点实验室于近年来创新发展了基于固态自旋