2020年11月國內外量子科技進展（總第16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71個格點的超冷原子量子模擬器中成功求解施溫格方程】
中國科學技術大學潘建偉、苑震生等與德國海德堡大學、意大利特倫托（Trento）大學的合作者在超冷原子量子計算和模擬研究中取得重要突破：他們開發了一種專用的量子計算機---71個格點的超冷原子光晶格量子模擬器，對量子電動力學方程施溫格模型（Schwinger Model）進行了成功模擬，通過操控束縛在其中的超冷原子，從實驗上觀測到了局域規范不變量，首次使用微觀量子調控手段在量子多體系統中驗證了描述電荷與電場關系的高斯定理，取得了利用規?；孔佑嬎愫土孔幽M方法求解復雜物理問題的重要突破。11月18日，國際著名學術期刊《自然》雜志發表了該研究成果。（來源：《自然》雜志）
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2910-8
【中國電信“量子鑄盾行動”啟動】
在11月7日召開的“2020天翼智能生態博覽會”上，中國電信宣布正式啟動“量子鑄盾行動”，布局量子安全產業。同日舉辦的“量子暨安全合作論壇”上，中國電信正式發布了“量子城域網”及“可信通信”解決方案。“量子城域網”解決方案以量子通信核心資源整合為切入點，將量子通信網絡建設推廣所需的技術、產品、資源及服務進行整合，使其具備良好的可推廣性和商業價值。
中國電信與國盾量子成立量子安全專業化合資公司——中電信量子科技有限公司。截至目前，中國電信擁有全球最大的光纖寬帶網絡、最廣的云資源覆蓋、最多的網絡維護工程師。通過整合核心資源，中國電信將建設覆蓋整個城市的量子密鑰分發網絡，與傳統通信網絡相結合，進一步打造中國電信量子安全能力，為新基建筑牢安全底座。（來源：中國電信官網）
原文鏈接：
http://www.chinatelecom.com.cn/news/06/5G/zxdt/xwdt/202011/t20201127_58478.html
二、政策和戰略
——國 內——
【十四五規劃建議正式發布，瞄準量子信息前沿領域】
10月29日，中國共產黨第十九屆中央委員會第五次全體會議審議通過了《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》。(下稱《建議》）《建議》指出要“瞄準人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學、生物育種、空天科技、深地深海等前沿領域，實施一批具有前瞻性、戰略性的國家重大科技項目。制定實施戰略性科學計劃和科學工程，推進科研院所、高校、企業科研力量優化配置和資源共享。推進國家實驗室建設，重組國家重點實驗室體系。布局建設綜合性國家科學中心和區域性創新高地，支持北京、上海、粵港澳大灣區形成國際科技創新中心。構建國家科研論文和科技信息高端交流平臺?！保▉碓矗盒氯A網）
原文鏈接：
http://www.xinhuanet.com/2020-11/03/c_1126693293.htm
【廣東出臺新基建三年實施方案：前瞻布局量子互聯網】
廣東省11月05日印發《廣東省推進新型基礎設施建設三年實施方案（2020—2022年）》（下稱《實施方案》)?！秾嵤┓桨浮穼?span>“前瞻布局未來網絡”作為主要任務之一，提出要加快建成廣佛肇量子安全通信示范網，規劃建設粵港澳量子通信骨干網，部署建設量子衛星地面站，推動與國家廣域量子保密通信骨干網絡無縫對接，探索構建量子互聯網......（來源：廣東省人民政府網）
原文鏈接：
http://www.gd.gov.cn/zwgk/wjk/qbwj/yfb/content/post_3121332.html
【北京將超前布局6G、量子通信、腦科學等前沿技術】
11月20日，北京市經濟和信息化局發布通知，就《北京市“十四五”時期智慧城市發展行動綱要（公眾征求意見稿）》向社會公開征集意見。該行動綱要中提出“超前布局6G、量子通信、腦科學等前沿技術，開展5G超高清視頻直播、自動駕駛、自動化物流等典型場景的示范應用，全面提升數字經濟技術創新能力……”。（來源：北京市經濟和信息化局網站）
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http://jxj.beijing.gov.cn/jxdt/tzgg/202011/t20201123_2142190.html
——國 際——
【效仿中國量子通信網絡建設 韓國規劃2000公里QKD網絡】
自9月份韓國數字新政計劃披露將建設量子密碼通信基礎設施之后，近日其政府公共網絡的建設細節進一步曝光。由韓國內務和安全部發起的國家融合網絡項目，旨在加強政府公共網絡的安全性和穩定性，提高國家機構的運作和收支效率。
該項目將利用QKD技術保護長達2000公里的公共網絡的主要區域，為韓國包括勞動就業部、經濟財政部，以及教育部和地方政府在內的48個政府機構的通信網絡提供安全保障。韓國SK電訊的兩家子公司ID Quantique和SK Broadband將分別提供QKD技術和網絡資源，該網絡將構成中國以外全球最大的運營QKD網絡。（來源：IDQ官網）
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【加拿大和荷蘭相繼披露量子網絡建設計劃】
近日，加拿大和荷蘭相繼披露了量子網絡建設計劃，為未來建設量子互聯網打下基礎。加拿大將在多倫多建設一個三節點的首個加拿大量子網絡（CQN），預計2021年啟用，其長期遠景是建設加拿大全國范圍的量子互聯網。CQN可能的應用包括量子安全通信、量子傳感和分布式量子計算。這會導致不可篡改的選舉，安全的金融交易，以及加強政府、執法部門和軍隊方面的國家安全。使用光子量子計算的量子網絡可以利用現有的基礎設施和光纖網絡，提供尚未被發現的機會，同時創造一個在當今互聯網上無法實現的隱私、安全和計算水平。
荷蘭計劃在蘭斯塔德大都市區利用高速光纖連接建立第一個功能齊全、可編程的量子網絡，將位于不同城市的相距很遠的量子處理器連接起來。量子網絡是一種全新的互聯網技術，具有開創性應用的潛力；例如，量子通信對竊聽行為免疫。隨著時間的推移，量子通信網絡將朝著全球量子網絡的方向發展，這將允許實現安全通信、位置驗證、時鐘同步、使用外部量子計算機進行計算等。（來源：newswire網站、QuTech網站）
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【VTT與IQM獲得2070萬歐元政府資助 開始建造芬蘭第一臺量子計算機】
近日，芬蘭國家技術研究中心（VTT）和芬蘭量子計算初創公司IQM達成協議，將合作研發芬蘭第一臺量子計算機。芬蘭政府為該項目提供了2070萬歐元的資金。這項工作將在2020年啟動，分三個階段進行。第一階段的目標是，在一年左右的時間內研制出一臺能正常工作的5量子比特的量子計算機。該項目的總目標是到2024年制造出一臺50量子比特的量子計算機。除了關注量子計算機研發，VTT還將繼續在量子傳感器、量子加密算法等領域開展工作。（來源：VTT官網）
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三、產業進展
——國 內——
【國盾量子、國科量子參與制定的QKD網絡國際標準獲批準通過】
近日，國際電信聯盟電信標準化部門（ITU-T）批準通過了三項量子密鑰分發（QKD）網絡國際標準，并在官網上發布了預印版。這三項標準分別涉及QKD網絡的控制和管理（Y.3804）、安全框架（X.1710）、密鑰組合及機密密鑰提供（X.1714）三個方面，體現了在QKD網絡的網絡管控、安全要求及防護措施、密鑰安全提供方面達成的國際共識，將有力推動QKD技術的規?；M網及應用。依托自身在QKD網絡技術研發及工程實施經驗上的豐富積累，同時作為中國參與QKD網絡國際標準制定的中堅力量，科大國盾量子技術股份有限公司和國科量子通信網絡有限公司相關人員，分別作為編輯人（Editor）參與了Y.3804和X.1710國際標準的制定工作。（來源：ITU-T官網）
原文鏈接：
https://www.itu.int/itu-t/workprog/wp_item.aspx?isn=15201
https://www.itu.int/itu-t/workprog/wp_item.aspx?isn=15001
https://www.itu.int/itu-t/workprog/wp_item.aspx?isn=15004
【京東探索研究院成立 將深耕人工智能、量子計算等領域】
11月25日，2020京東全球科技探索者大會在京召開，京東集團宣布正式成立京東探索研究院，將深耕“人工智能”、“量子計算”、“數據科學、工程與管理”、“去中心化計算”、“技術倫理道德”、“科學與藝術”六大技術領域，從基礎理論層面實現顛覆式創新，聚焦于打造產業數智化首個源頭性科技高地。（來源：中新網）
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https://www.chinanews.com/business/2020/11-25/9347097.shtml
——國 際——
【IDQ與韓國電力公司合作建成基于QKD的電力安全通信網絡】
近日，瑞士ID Quantique（IDQ）和韓國電力公司（KEPCO）宣布，他們已經建成了一個基于量子密碼技術的電力通信網絡。為了防止黑客攻擊或網絡攻擊，量子密鑰分發（QKD）技術被用于保護位于韓國忠清南道的安眠變電站和泰安變電站之間40公里的網絡，這也是韓國首次在OPGW光纜（也稱光纖復合架空地線，把光纖放置在架空高壓輸電線的地線中，用以構成輸電線路上的光纖通信網）上實現QKD。KEPCO目前正計劃于2021年在其位于羅州和大田的ICT數據中心之間開發量子密碼技術。（來源：IDQ官網）
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【英國電信參與面向5G和車聯網的端到端量子安全通信試驗】
近日，英國電信（BT）參與了一項名為AIRQKD的三年期試驗，這項試驗由英國研究與創新組織（UKRI）領導的量子技術挑戰賽（Quantum Technologies Challenge）出資770萬英鎊。該項試驗將把基于固定光纖網絡以及自由空間網絡（蜂窩站點之間的點對點激光連接）的量子密鑰分發（QKD）技術與移動設備中的量子增強安全芯片相結合，在互聯的5G塔、移動設備以及聯網汽車之間，提供一種超安全的通信鏈路。（來源：BT官網）
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【英國9家機構組隊開展業界主導的量子計算研究項目】
來自英國量子產業的9個組織最近宣布啟動DISCOVERY項目，這是迄今為止英國最大的業界主導的量子計算項目。該研究項目耗資1000萬英鎊，旨在解決商業量子計算的技術障礙，由英國研究與創新組織（UKRI）領導的英國量子技術挑戰賽提供部分資助。
M Squared（一家光子學和量子系統的國際供應商）將與八個在各自領域（包括量子計算的中性原子、離子阱和光學量子比特方法）中處于領先地位的合作組織協調開展DISCOVERY項目。M Squared首席執行官兼創始人Graeme Malcolm OBE表示：“DISCOVERY項目將幫助英國確立其處在商業上可行的光子技術量子計算方法的前沿。“（來源：THE QUANTUM DAILY網站）
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【量子通信手機Galaxy A Quantum半年銷量突破30萬臺】
Galaxy A Quantum自從5月22日問世以來銷量突破30萬部，與S20和Note20一起，是今年發布的Galaxy 5G智能手機中銷量最高的。SK電訊為Galaxy A Quantum用戶開發了多款基于量子加密通訊技術的應用程序，包括金融、身份認證、區塊鏈等領域，目前已開通了T-ID認證、SK Pay生物認證、區域鏈移動電子證明initial等服務。
此外，SK電訊將與SC第一銀行(Standard Chartered)合作推出第一個5G量子加密金融交易服務。使用量子通信智能手機Galaxy A Quantum的用戶從17日起可以在SC第一銀行的手機銀行應用程序上使用基于量子安全的移動OTP密碼，為無接觸開戶、轉賬匯款等多種服務加密。（來源：SK電訊官網）
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https://www.sktelecom.com/advertise/press_detail.do?page.page=1&idx=5429&page.type=all&page.keyword=
四、科技前沿
——國 內——
【中國團隊近紅外單光子探測效率逼近100%】
中國科學院上海微系統所、中科院大學等的聯合研究團隊基于氮化鈮材質雙層超導納米線結構，突破了器件的本征探測響應和光學吸收效率的制衡關系，提升了探測器的單光子吸收和響應效率，在0.8K溫度下實現了對1590nm單光子的最大探測效率達到98%，并且在2.1K溫度下對1550nm單光子的最大探測效率也達到95%。該成果11月23日發表在期刊《Optics Express》上。
論文鏈接：
https://www.osapublishing.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-28-24-36884&id=442797
【單模光纖高效耦合技術助力遠程自由空間量子通信】
由中科院物理所/北京凝聚態物理國家實驗室、香港大學、北航大學、復旦大學、人民大學、南京大學的科學家組成的研究團隊，尋求了一種新的量子材料研究范式，將理論、計算和實驗三者相結合，成功解開諾貝爾物理學獎得獎論說“拓撲相”衍生的科學謎題，首次于稀土磁體TmMgGaO4（TMGO）材料中找到“Kosterlitz-Thouless”（KT）相的存在證據。該最新研究結果發表在最近一期的《自然通訊》上。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-19380-x
【結構簡單的雙熵源量子隨機數發生器】
中國科學技術大學研究團隊設計了一種結構簡單的量子隨機數發生器，利用標準單模光纖的反向自發拉曼散射效應，同時實現了不同信道光子波長和到達時間間隔兩種獨立的熵源。每次有效探測響應可獲得5 bit原始數據，其中包含2.87 bit 最小熵。與以往的單熵源量子隨機數發生器相比，該設計不需要復雜的干涉和大功率的泵浦，具備良好的魯棒性。通過SHA-256哈希算法后處理過程除去原始數據的偏差，最終隨機數序列可通過NIST統計測試。該成果10月29日發表在《Optics Letters》上。
論文鏈接：
http://ol.osa.org/abstract.cfm?URI=ol-45-21-6038
【對參考系偏差不敏感的QKD誤碼統計方法】
北京郵電大學的研究團隊改進了參考系無關-測量設備無關量子密鑰分發（RFI-MDI-QKD）協議的后處理方法，從丟棄的基矢不匹配統計數據中估算相位誤碼率，因此通信雙方不需要精確表征制備的量子態，光源的基矢偏差也可以糾正。數值模擬結果顯示，與原始協議相比，該方案對參考系不對齊也不敏感，有助于提升系統的實用性。該成果11月13日發表在《Optics Letters》上。
論文鏈接：
http://ol.osa.org/abstract.cfm?URI=ol-45-22-6334
——國 際——
【外國團隊近紅外單光子探測效率逼近100%】
美國科羅拉多大學研究團隊通過優化垂直光學堆棧、單模導纖耦合封裝的設計和工藝，提高了光子耦合效率和吸收效率，實現了1550nm光子的探測效率達到98%±5%。該成果11月23日發表在期刊《Optica》上。
論文鏈接：
http://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?URI=optica-7-12-1649
【1GHz的LED糾纏源】
東芝歐洲劍橋實驗室的研究團隊實現了一種具有極好實用性的糾纏源。該糾纏源是基于InAs/InP量子點的LED型光源，可產生亞泊松分布的通信波段糾纏光子對，適合光纖集成；其重復發光頻率達1GHz，可匹配網絡大部分設備的同步時鐘；該糾纏源在一次發光周期內，多光子概率小于10%，糾纏置信度最大達到89%。該成果11月23日發表在期刊《Optics Express》上。
論文鏈接：
http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?URI=oe-28-24-36838
【單片集成高速量子光學探測器】
布里斯托大學的研究人員開發了一種單片集成的零差探測器。通過結合CMOS工藝兼容的硅鍺微納光學元件和硅鍺電子學集成放大器，有效降低了零差探測器的電容從而提升量子光學探測的速率。該探測器半高探測帶寬1.7GHz，由散粒噪聲限制的探測帶寬達到9GHz，比之前的探測器提升一個量級，可以顯著提高量子計算和通信相關器件的性能。該探測器芯片面積僅0.84平方毫米，十分適合大批量生產，也有助于實現全芯片集成的量子器件。該成果11月9日發表在期刊《Nature Photonics》上。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41566-020-00715-5
【基于量子相干性的多信道聚合量子網絡方案】
日本NTT公司的研究團隊提出了一種多信道聚合量子網絡傳輸方案。該方案基于單量子比特可以同時在多個路由上相干傳輸的特性，設計了分布式糾錯方案來保護量子網絡不同節點之間量子態傳輸，基于單光子空間-時間模的復用，顯著降低了傳輸量子信號所需的網絡資源。該成果11月18日發表在期刊《Physical Review A》上。
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https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.102.052613
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