2020年5月國內外量子科技進展（總第10期）
【編者按】
宏偉的大廈總是由許多大大小小的基石和支柱構成。在量子互聯的大廈藍圖中，前沿科技仍在不斷地打造更好的基石，從理論到實驗，從高精裝置到集成器件，從密鑰分發網到量子計算網……感謝您對科大國盾量子技術股份有限公司和量子信息技術的關注，我們盡力檢索了國內外主流網站和期刊，摘錄出領域關聯度和重要度較高的部分科技產業動態和前沿研究成果，供讀者快速了解。
一、本期頭條
【中國科大在《現代物理評論》上發表量子密鑰分發技術的綜述論文】
5月26日，中國科學技術大學潘建偉及其同事徐飛虎、張強，與清華大學馬雄峰、多倫多大學Hoi-Kwong Lo等，應邀在囯際物理學權威綜述期刊、美國物理學會的《現代物理評論》（Reviews of Modern Physics）上發表題為“基于現實器件的安全量子密鑰分發”（Secure quantum key distribution with realistic devices）的長篇綜述論文。
該論文系統闡述了量子密碼的原理、理論和實驗技術，并指出，經過全球學術界三十余年的共同努力，現實條件下量子密碼的安全性已經建立起來，尤其是測量器件無關等量子密鑰分發協議的提出，徹底關閉了量子密碼在物理實現過程中可能出現的安全性風險，為實現基于現實器件的安全量子密碼鋪平了道路。此論文為量子密碼的廣泛應用以及標準化制定奠定了堅實基礎。
《現代物理評論》是國際物理學界最權威的綜述性期刊，近五年平均影響因子超過40，每年僅發表約四十篇學術論文。此論文是潘建偉團隊繼2012年在《現代物理評論》發表“多光子糾纏和干涉度量學”之后的第二篇綜述論文，也是我國量子信息科學領域在該期刊發表的第二篇綜述論文，標志著我國在量子通信方面繼續保持國際領先地位。（來源：中國科大官網）
原文鏈接：http://news.ustc.edu.cn/2020/0527/c15884a426336/page.htm
論文鏈接：https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.92.025002
二、政策和戰略
——國 內——
【廣東省培育發展十大戰略性新興產業集群，區塊鏈與量子信息產業集群在列】
5月20日，廣東省政府發布《廣東省人民政府關于培育發展戰略性支柱產業集群和戰略性新興產業集群的意見》，提出打造十大戰略性支柱產業集群和十大戰略性新興產業集群。其中“區塊鏈與量子信息產業集群”入選十大戰略性新興產業集群。內容提到，要開展量子計算、量子精密測量與計量、量子網絡等新興技術研發與應用，建立先進科學儀器與“卡脖子”設備研發平臺，打造全國量子信息產業高地。（來源：廣東省政府官網）
原文鏈接：http://www.gd.gov.cn/xxts/content/post_2997774.html
【多款量子加密技術產品入選首個新基建領域技術產品服務目錄】
5月27日，安徽省正式發布首批新型基礎設施建設領域技術產品服務目錄，首批目錄主要包括5G、人工智能、工業互聯網、數據中心、超算中心、物聯網等領域的新技術、新產品、新服務。國盾量子多款技術產品分別作為5G、數據中心、物聯網等項目入選。（來源：安徽省發改委公眾號）
原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/yuoM-EgAemJg8R9YawVoUg
——國 際——
【歐盟“量子旗艦計劃”發布戰略研究議程（SRA）報告，瞄準量子互聯網】
近日，歐盟“量子旗艦計劃”在其官方網站上發布了一份戰略研究議程（SRA）報告，表示未來三年將推動建設歐洲范圍的量子通信網絡，完善和擴展現有數字基礎設施，為未來的“量子互聯網”遠景奠定基礎。報告還發布了短期和中長期愿景：
①短期目標（3年愿景）包括：基于歐洲量子通信基礎設施（EuroQCI）端到端安全的考慮，開發用例和商業模型，開發用于城市間和城市內的經濟高效且可擴展的設備和系統；開發可信節點網絡的功能，提升光纖、自由空間和衛星鏈路之間的互操作性；利用QKD協議和具有可信節點的網絡，開發用于全球安全密鑰分發的基于衛星的量子密碼；與歐洲電信標準化協會（ETSI）等主要歐洲標準組織合作開展標準制定工作，制定用于QRNG和QKD的認證方法；進一步發展QKD、QRNG和量子安全認證系統，應表明其為用于關鍵基礎設施、物聯網和5G做好了技術準備；實現歐盟國家間可信節點上的端到端安全通信等。
②中長期目標（6-10年愿景）包括：演示一系列物理距離遙遠（至少800公里）的量子中繼器；演示至少20個量子比特的量子網絡節點；演示設備無關的QRNG和QKD等。
原文鏈接：https://qt.eu//app/uploads/2020/04/Strategic_Research-_Agenda_d_FINAL.pdf
【俄羅斯計劃投資247億盧布部署量子網絡，制定量子通信發展路線圖】
據外媒報道，俄羅斯鐵路公司（國家鐵路運營商）計劃到2024年部署10,000公里的量子網絡，計劃投資總額為247億盧布（約合23億RMB）。俄羅斯圣光機大學（ITMO）獲得了3億盧布（約合2847萬RMB）的資助，用于為俄羅斯鐵路公司設計包括軟硬件的量子平臺，該平臺將構成量子網絡的核心。近日，俄羅斯鐵路公司還制定了量子通信發展路線圖，包括到2024年開發9項優先技術和15項產品，并提出產量和銷售額、量子網絡長度、技術準備水平、人力資源部署等逾35項關鍵績效指標（KPI）。該路線圖草案已提交政府批準。目前，俄羅斯鐵路公司正與合作伙伴探討開發一條連接莫斯科和圣彼得堡的總長度超過800公里的量子骨干線路。（來源：Telecompaper官網、塔斯社官網）
原文鏈接：
https://tass.com/economy/1158951
【白宮科技政策辦公室將啟動中小學量子教育計劃】
美國國家科學基金會（NSF）和白宮科技政策辦公室（OSTP）正積極致力于教育、培養一支合格的人才隊伍，以推動量子信息科學和技術的發展。
NSF與OSTP密切合作，于2020年3月發起并資助了由哈佛大學集成量子材料中心（CIQM）主辦的虛擬研討會。題為“未來量子信息科學學習者的關鍵概念”的講習班，旨在確定未來課程和教育活動的基本概念，幫助學生參與量子信息科學（QIS）。（來源：NSF官網）
原文鏈接：https://www.nsf.gov/news/special_reports/announcements/051820.jsp
https://camps.harrisburgu.edu/online-quantum-computing-academy
【俄羅斯將在遠東地區成立太平洋量子研究中心】
據俄羅斯塔斯社報道，俄羅斯遠東聯邦大學近期將成立太平洋量子研究中心，該中心將致力于研究具有前景的量子材料、宇宙進化問題和藥物研發基礎理論等。俄羅斯科學和教育部每年預計獲取資助3600萬盧布用于該中心建設，資助期限到2023年，還有可能延長。（來源：科技部官網）
原文鏈接：http://www.most.gov.cn/gnwkjdt/202005/t20200506_153596.htm
【澳大利亞預計到2040年全球新興量子技術市場年收入將達到至少860億澳元】
近日，澳大利亞最大的國家級科研機構——澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）發布了一份報告，其保守估計到2040年全球新興量子技術（包括量子通信、量子計算、量子傳感）的成功商業化將至少價值860億澳元，其中量子通信技術相關的全球市場將超過160億澳元。通過持續的投資和合作，新興量子技術領域屆時將為澳大利亞創造超過40億澳元的年收入和16,000個就業機會。（來源：CSIRO官網）
三、產業進展
——國 內——
【騰訊擬投5000億元發力新基建，網絡安全、量子計算等為重點投入領域】
5月26日，騰訊云與智慧產業事業群總裁湯道生對外宣布，騰訊未來五年將投入5000億元，用于新基建的進一步布局，云計算、人工智能、區塊鏈、服務器、大型數據中心、超算中心、物聯網操作系統、5G網絡、音視頻通訊、網絡安全、量子計算等都將是騰訊重點投入領域。（來源：北京日報）
原文鏈接：http://www.bjd.com.cn/a/202005/26/WS5eccbb0ee4b00aba04d1e91a.html
——國 際——
【美國電網演示基于可信中繼的QKD】
美國能源部（DOE）所屬的橡樹嶺國家實驗室（ORNL）5月12日通過官網發布消息稱，與美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室（LANL）團隊合作在真實環境中成功演示基于可信中繼的量子密鑰分發（QKD）業務，確定了QKD技術在保護關鍵能源傳輸基礎設施方面的可行性，希望逐步在美國國家電網系統中部署更多的QKD資源。（來源：ORNL官網）
原文鏈接：https://www.ornl.gov/news/ornl-lanl-developed-quantum-technologies-go-distance
【韓國電信公司使用自研量子密碼技術成功實現5G數據加密傳輸的現場測試】
近日韓國媒體報道，韓國電信公司（KT）依據國際標準ITU-T Y.3800（支持量子密鑰分發的網絡綜述），將自研的量子密鑰分發（QKD）系統與中小型公司開發的加密設備共同應用于用戶實際使用的5G網絡中，加密設備使用QKD系統提供的量子密鑰對5G數據進行加密和傳輸。此外，KT還進行了一項名為“量子VPN”的測試，使用“量子隨機數”來增強VPN業務的安全性。（來源：韓國IT Times官網）
原文鏈接：http://www.koreaittimes.com/news/articleView.html?idxno=97418
【韓國SK電訊正式推出搭載量子隨機數芯片的智能手機，具體使用場景曝光】
繼4月份透露與三星合作搭載量子隨機數芯片的5G智能手機后，韓國SK電訊（SKT）于5月22日正式推出該款名為“Galaxy A Quantum”的手機。量子隨機數的具體使用場景主要包括三個方面：在用戶使用身份ID進行登錄訪問SK電訊提供的服務時，提供量子一次性密碼（OTP）作為額外的身份認證保護；在用戶使用名為“SK Pay”的移動支付App時，提供對用戶生物認證信息的安全存儲；在用戶使用名為“Initial”的基于區塊鏈的移動電子證書服務時，通過創建一個加密的“量子錢包”，對用戶的諸如護照、執照、成績單、畢業證書、保險索賠文件等個人證書進行安全存儲。此外，為了不斷開發和擴展基于量子安全的服務，SK電訊還計劃向開發者開放應用程序編程接口(API)，支持開發相關技術以擴展產業生態。（來源：SK電訊官網）
原文鏈接：https://www.sktelecom.com/en/press/press_detail.do?page.page=1&idx=1459&page.type=all&page.keyword=
四、科技前沿
——國 內——
【在猜中概率標準下量子密鑰也是安全的】
量子密鑰分發（QKD）通常用跡距離來表述密鑰中的信息泄露量，與經典密碼中常用的密鑰猜中概率在概念上有差異，但以往被粗略地當作密鑰猜中概率來使用。QKD中常使用10-6-10-10的跡距離來限制信息泄露。王向斌教授團隊通過數學映射和糾纏QKD密鑰提取公式，證明了在1Mb原始碼長下，10-9的跡距離對應的猜中概率不大于2*10-3277。該研究明確判斷了量子密鑰在猜中概率的標準下是安全的，確認了量子密鑰分發安全性現有的跡距離標準是高度有效的，徹底澄清了之前人們基于松散猜中概率結果而對量子密碼安全性的所謂“質疑”。文章5月22日發表在期刊《npj quantum information》。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41534-020-0267-3
【中國科大利用“墨子號”量子科學實驗衛星實現安全時間傳遞】
中國科學技術大學潘建偉及其同事彭承志、徐飛虎等利用“墨子號”量子科學實驗衛星，在國際上首次實現量子安全時間傳遞的原理性實驗驗證，為未來構建安全的衛星導航系統奠定了基礎。該成果于2020年5月11日在線發表在國際學術知名期刊《自然·物理》上。（來源：中國科大官網）
原文鏈接：http://news.ustc.edu.cn/2020/0511/c15884a420626/page.htm
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41567-020-0892-y
【中國科大在分子的量子糾纏研究取得重要進展】
中國科學技術大學杜江峰院士領導的中科院微觀磁共振重點實驗室與美國國家標準技術研究所合作，在離子阱體系實現帶電原子和帶電分子的聯合調控，首次制備了單原子和單分子之間的量子糾纏態，并且通過定量表征手段，確定產生的量子糾纏超過臨界閾值。該研究成果以”Quantum entanglement between an atom and a molecule”為題于5月20日在線發表在《自然》上。這項成果對于未來考慮使用分子進行量子信息處理有重要推動作用。（來源：中國科大官網）
原文鏈接：http://news.ustc.edu.cn/2020/0523/c15884a422794/page.htm
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2257-1
【可在室溫下進行量子相干操控的碳化硅瑕點自旋】
碳化硅（SiC）中空位相關的瑕點自旋已被證明可能適用于量子界面和可擴展量子網絡構建。中國科學技術大學郭光燦院士團隊利用高溫后退火技術在4H多型SiC中植入H離子，生成一種可在室溫下進行量子相干操控的瑕點自旋。這種瑕點自旋具有較高熱穩定性，有利于其在量子傳感和微波激射器中的應用。文章5月14日發表在期刊《npj quantum information》。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41534-020-0270-8
——國 際——
【使用更少的量子態實現參考系無關-測量設備無關量子密鑰分發】
原始的參考系無關-測量設備無關量子密鑰分發（RFIMDIQKD）協議中，發送端需制備6種量子態，韓國科學技術學院量子信息中心研究者利用基于光纖的時間編碼方案，通過原理性實驗驗證發送端制備3種量子態就可實現RFIMDIQKD。3種量子態的傳輸不要求用相位調制器調節干涉儀相位，因此大大簡化了QKD協議的實現。文章4月30日發表在期刊《Optics Letters》。
論文鏈接：https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-45-9-2624&origin=search
【一種新的量子雷達原型】
奧地利、美國和意大利的研究人員聯合研制出一款新的雷達原型。利用一組糾纏的信號光子和閑置光子，可更高效地區分信號光子（從目標物體接收）與環境內產生的噪聲，從而創建出一個描述目標物體是否存在的特征或圖案，整個探測與環境噪聲無關。該設備相比傳統雷達技術具有一些優勢，能在嘈雜的熱環境中探測物體，有望廣泛應用于超低功耗生物醫學成像和安全掃描儀等領域。文章5月8日發表在《Science Advances》。（來源：科技日報）
原文鏈接：http://www.stdaily.com/02/beijing/2020-05/19/content_943297.shtml
論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/6/19/eabb0451
【新興超導量子技術實現神經網絡硬件加速系統搭建，已成功流片】
在去年夏天落下帷幕的國際計算機體系結構大會 ISCA 2019 上，美國東北大學的王言治研究組和日本橫濱國立大學的吉川信行、Olivia Chen 研究組，共同提出了基于 AQFP（Adiabatic Quantum Flux Parametron）超導量子計算技術的神經網絡硬件加速系統。
據了解，這種專用于神經網絡計算的硬件系統，能效表現要比 CMOS 強將近 7 萬倍，速度快 30 倍，是當前實現神經網絡硬件加速的最高能效平臺。而在繼電路和系統設計在 ISCA 亮相之后，團隊成功流片，流片與測試工作也將發表在近期的Science子刊上。（來源：DeepTech深科技 ）
原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/B0g_qm-Od2iMI4Jut5PCoQ
論文鏈接：https://dl.acm.org/doi/10.1145/3307650.3322270
【研究人員首次實現量子系統遠距離強耦合】
巴塞爾大學和漢諾威萊布尼茲大學研究人員第一次成功地在遠距離上建立了量子系統之間的強耦合。他們通過一種新穎的方法實現了這一目標，在該方法中，激光環路連接了系統，從而實現了幾乎無損的信息交換以及它們之間的強大交互。新方法為量子網絡和量子傳感器技術開辟了新的可能性。文章5月7日發表在期刊《科學》。（來源：量子客公眾號）
原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/lMP6SJbZWJS0cjUdbqVTcw
論文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/early/2020/05/06/science.abb0328
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