2020年12月國內外量子科技進展（總第17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
【中國量子計算原型機“九章”問世，實現量子計算優越性】
中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊與中科院上海微系統所、國家并行計算機工程技術研究中心合作，構建了76個光子的量子計算原型機“九章”，實現了具有實用前景的“高斯玻色取樣”任務的快速求解。這一成果使得我國成功達到了量子計算研究的第一個里程碑：量子計算優越性（國外也稱之為“量子霸權”），牢固確立了我國在國際量子計算研究中的第一方陣地位。
基于“九章”的“高斯玻色取樣”算法，未來將在圖論、機器學習、量子化學等領域具有重要的潛在應用價值。相關論文于12月4日在線發表在《科學》上。（來源：中國科學技術大學）
原文鏈接：
http://news.ustc.edu.cn/info/1055/73418.htm
https://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.abe8770
二、戰略和政策
——國 內——
【多地區出臺“十四五”規劃與建議，前瞻布局量子科技】
2月以來，重慶、山東、遼寧、北京、四川、湖北、安徽、湖南、廣西、廣東等10余個省市陸續出臺“十四五”規劃與建議，提出加快突破核心關鍵技術，前瞻布局量子科技產業。例如，安徽省“十四五規劃與建議特別提到要加快形成量子信息產業創新鏈，打造具有全球影響力的“量子中心”。濟南市在產業、研究、基礎設施方面均有提到量子科技。（來源：各省市政府官網）
原文鏈接見文末
【中國臺灣18.6億大力發展量子技術，設立量子實驗室】
未來五年，臺灣將投資約80億新臺幣（約人民幣18.6億）發展量子技術，以期成為擁有超越半導體制造能力的技術中心。據中國臺灣科技部消息，目前已同經濟部、中央研究院等規劃臺灣量子科技發展計劃，該計劃將專注于量子設備、量子計算機、量子算法和量子通信技術。 希望在有限的資源下，結合不同領域的人才與團隊，打造最適合臺灣發展的路線。（來源：臺灣科技部）
原文鏈接：
https://www.most.gov.tw/folksonomy/detail/2a4f3f5c-9d6e-4f8c-9ad1-b98eb95e45f6?l=ch
——國 際——
【法國通過國防創新基金對量子技術等項目投資高達4億歐元】
法國簽署通過了國防創新基金（FID），將資助包括量子技術、能源技術、人工智能技術、電子和組件技術、健康和材料技術等方面。該FID投資總額將達到4億歐元（約合人民幣32億），為期6年，其中法國國防部將出資2億歐元。將優先投資處于成長階段的公司，或者更為上游的公司、初創公司，或者特殊情況下處于加速成長階段的公司。（來源： The Quantum Daily網站）
原文鏈接：
【俄羅斯建立國家量子實驗室】
俄羅斯在11月底宣布將建立國家量子實驗室（NQL）。該項目由俄羅斯國家原子能公司主持，聯合量子計算機領域的重點大學、研究中心、技術公司、金融組織、初創企業等共同完成。目前，7個量子領域的主要研究中心已加入該項目。該實驗室計劃在2024年年底前開發30~100量子比特的量子計算機以及具有數百個量子比特的通用計算機。（來源：人民郵電網、俄新社）
原文鏈接：
http://paper.cnii.com.cn/article/rmydb_15798_297688.html
https://ria.ru/20201125/tekhnologii-1586227272.html
【美國空軍向15家小型企業授予3500萬美元的量子研究資金，向蒙大拿州立大學資助600萬美元支持量子互聯網研究】
美國空軍研究實驗室信息管理局在量子計時、量子傳感、量子計算和量子通信領域，共向15家公司提供了23項第二階段小型企業技術轉讓（STTR）資金，金額共3500萬美元。
蒙大拿州立大學從美國空軍研究實驗室獲得了為期兩年600萬美元的資助，以支持量子互聯網的研究。該項目將包括在蒙大拿州立大學波茲曼分校安裝一個實驗網絡，以測試現有的、專門的多芯光纖電纜是否也能傳輸量子信號。（來源：Quantum computing report網站、Sidney herald網站）
原文鏈接：
【美國國防部將研究下一代原子鐘】
美國國防部副部長辦公室量子科學首席主任Paul Lopata披露，2021年，海軍研究辦公室將研發下一代原子鐘，預計這種原子鐘將更加堅固，性能比以前的系統高1000倍。國防創新部門最近也呼吁科技公司開發新的量子慣性傳感器，以用于導航。
Paul Lopata對新的量子技術何時能在軍隊中投入使用做出了總體預測。他說，“我預計在未來5年內會看到原子鐘的進步，在未來10年內可能會看到量子傳感器的進步，然后在未來10年內看到量子計算和量子通信方面的穩步發展。“（來源：National Defense雜志）
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三、產業進展
——國 內——
【兩項量子密鑰分發（QKD）網絡國際標準獲ITU批準通過】
本月，國際電信聯盟電信標準化部門（ITU-T）批準通過了兩項量子密鑰分發（QKD）網絡國際標準，分別涉及QKD網絡的功能架構（Y.3802）和密鑰管理（Y.3803），對QKD網絡的功能架構模型、功能元素以及密鑰生成、密鑰獲取與提供、密鑰中繼路由等密鑰管理基礎流程進行了規范，是QKD網絡規?；M網及應用的基礎性標準，將有力推動基于可信中繼的實用化量子通信網絡的發展建設。其中，國盾量子和國科量子相關人員均作為編輯人（Editor）深入參與了這兩項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=15059
https://www.itu.int/itu-t/workprog/wp_item.aspx?isn=15060
【中國信息通信研究院發布《量子信息技術發展與應用研究報告（2020年）》】
12月15日，中國信息通信研究院發布了《量子信息技術發展與應用研究報告（2020年）》，對量子信息技術總體發展態勢，三大領域關鍵技術、應用進展和熱點問題，以及技術演進和應用前景等問題進行分析探討。
報告認為，目前量子信息技術三大領域研究與應用探索發展迅速，前景可期，我國總體發展態勢良好，未來有望進一步加速。（來源：中國信通院）
原文鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/If62FAGy_QFEGVqEXhiEVQ
【中國信息協會量子信息分會發布《2020量子安全技術白皮書》】
12月15日，中國信息協會量子信息分會在南京舉辦了“2020量子安全應用開發論壇”，并發布我國首份《2020量子安全技術白皮書》。白皮書探討了量子安全技術應用和產業生態情況，圍繞什么是量子安全技術、如何實現量子安全技術，如何在信息系統中使用量子安全技術等方面凝聚學術界和產業界共識。（來源：中國信息協會量子信息分會）
原文鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/vvUjjcA9LgNR_R7_b3FnZQ
【“成渝干線”骨干網一期工程已完成現場勘察和規劃設計工作】
國家量子通信網絡“成渝干線”正在開工建設中，璧山骨干站是建設“成渝干線”重慶的起點。目前“成渝干線”骨干網及璧山量子城域網一期工程已完成現場勘察和規劃設計工作，年內將為首批量子城域網政企試點提供量子城域網節點接入服務。（來源：C114通信網）
原文鏈接：
http://www.c114.com.cn/quantum/5285/a1147583.html
——國 際——
【IonQ公布捕獲離子量子計算機的五年發展藍圖】
離子阱量子初創公司IonQ發布了該公司離子阱量子計算機未來五年發展路線規劃圖，計劃在2023年之前，部署機架式模塊化量子計算機，體積小，能夠連通數據中心的網絡。公司預計這一行動將為機器學習帶來新的量子優勢，并計劃于2025年實現“廣泛的量子優勢”（broad quantum advantage），在多數問題上帶來強優勢。
IonQ最新發布的32量子比特系統中，包含22個算法量子比特，達到了99.9%的保真度。而根據其未來五年路線圖，公司預計2023年實現29個算法量子比特的量子計算機，從而能夠在機器學習中，樹立量子優勢。（來源：IonQ官網、TechCrunch網站）
原文鏈接：
https://ionq.com/posts/december-09-2020-scaling-quantum-computer-roadmap
【Nu Quantum利用單個光子的量子特性來創建下一代加密】
劍橋大學衍生公司Nu Quantum正在開發光量子硬件，將量子光學、新型材料與傳統半導體相結合，用于量子通信、傳感和量子計算。Nu Quantum已開始與英國電信（British Telecom，BT）、空中客車公司（Airbus）和其他合作伙伴，測試其組件的潛在用途。 其將于2022年推出其第一款產品——量子隨機數發生器(Quantum Random Number Generator，QRNG），將利用單個光子的量子特性，生成真正隨機的數字。（來源：WIRED網站）
原文鏈接：
https://www.wired.co.uk/article/nu-quantum
【Anyon Systems公司將交付加拿大第一臺通用量子計算機】
12月15日，總部位于加拿大蒙特利爾的量子計算公司Anyon Systems 宣布，將為加拿大國防部國防研究與發展局（DRDC）交付加拿大第一臺基于門的量子計算機。量子計算機將采用Anyon的育空（Yukon）一代超導量子處理器。以加拿大最西部地區命名的量子計算機將使DRDC的研究人員能夠探索量子計算來解決他們感興趣的問題。（來源：環球新聞網）
原文鏈接：
【工業級投資滲透，韓國LG集團參與SeeQC量子公司】
數字量子計算公司SeeQc宣布，韓國LG集團旗下的LG科技風投公司，將參與其2240美元（約合人民幣1.5億）的A輪融資。LG科技風投表示，對SeeQc量子計算平臺的戰略投資，是將量子計算帶入LG全球工業投資的重要一步。LG科技風投相信，現在是量子技術商業化的關鍵時刻，他們將SeeQc量子計算平臺視為應對下一代高價值技術挑戰的真正可擴展的解決方案。（來源：The Quantum Daily網站）
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四、科技前沿
——國 內——
【首次實現遠距離自由空間MDI-QKD】
中科大、清華大學、上海微系統所等的聯合研究團隊首次實現了真實自由空間的遠距離測量設備無關量子密鑰分發實驗。研究人員設計了自適應光學、高精度時鐘同步和鎖頻等一系列技術來攻克大氣湍流對極高精度雙光子干涉的影響，實現了大氣層內19.2公里的MDI-QKD實驗，為實現基于衛星的測量裝置無關方案走出了關鍵的一步。文章12月23日發表在期刊《Physics Review Letters》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.260503
【首次實現異地獨立操控光子的空間不可區分性】
中科大、巴勒莫大學等的聯合研究團隊基于空間波函數本地操控技術和經典通信協同，設計了一套可以調控異地光子的波包空間分布不可區分性的實驗裝置，可以使無關的光子形成糾纏或提高糾纏品質。研究人員核驗了空間不可區分性和糾纏品質的關聯，并實現了有效的量子隱形傳態。文章11月24日發表在期刊《Optics Letters》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1364/OL.401735
【基于不可信光源的量子隨機數發生器】
中科大的研究人員對光源無關量子隨機數發生器方案的探測漏洞（后脈沖、效率偏差、光源分布影響等）進行了分析和改良，通過重新計算條件最小熵和增加調制的方法提供了應對方案，并且將有限碼長影響納入考量，指出了后脈沖重要的影響。研究人員提出的方案簡單有效，有助于實現超高速、安全可靠的量子隨機數發生器。文章12月10日發表在期刊《NPJ Quantum Information》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41534-020-00331-9
——國 際——
【容忍衰減的MDI-QKD方案】
光源編碼相關的偏差可以隨著傳輸衰減而放大，導致量子密鑰分發的成碼率或安全性下降，需要通過容忍衰減的分析方案來檢測可能被攻擊者利用的偏差。多倫多大學、新加坡國立大學的聯合研究團隊在容忍放大的BB84協議基礎上，通過將處理方案等效為虛擬保護系統，將該方案拓展到了測量設備無關協議上，并且提出了具體的處理流程和最優化策略。文章12月9日發表在期刊《Physical Review A》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.102.062607
【基于連續變量方案的高效量子中繼】
兩個研究團隊（1、約克大學；2、一橋大學、昆士蘭大學）近日分別提出了基于連續變量的量子中繼改進方案，改進后的中繼方案具有高效糾纏提純的能力，使得多級中繼鏈路的容量在理論上將超過無中繼量子通信鏈路（PLOB上限）。兩個團隊均使用了無噪聲線性放大器方案增強了糾纏提純。約克大學的研究人員還設計了連續變量量子存儲的非理想模型并分析了在信道噪聲、非理想存儲和放大情況下的鏈路容量。文章分別于12月15日和11月30日發表在期刊《Physical Review A》。
論文鏈接：
https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.102.062412
https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.102.052425
【光譜可調的通信波段量子點單光子源】
柏林工業大學、佛羅茨瓦夫理工大學、德國聯邦物理技術研究院的聯合研究團隊開發出了一種光譜可調的O波段量子點單光子源，可以為量子通信提供異地實現、光譜一致的單光子源。該量子點光源基于InGaAs工藝，使用金質薄層作為GaAs基底的壓電伺服和寬譜背向反射。使用電子束濺射技術進行微納加工，可以確定性地將篩選出的單個量子點集成到封裝結構中。該光源的光譜調節能力并不影響光子數壓縮，g?2?(0)達到2%~4%，光子發射功率精度達到4μV。文章12月1日發表在期刊《Applied Physics Letters》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1063/5.0030991
【可擴展的高效、確定性單光子源】
高保真度的光量子操控是分布式量子網絡、光量子計算的關鍵要素，而可擴展的全同單光子光源是重要的前提。目前的主要技術挑戰是克服噪聲和退相干影響來實現苛刻要求的光量子制備效率和不可區分性。哥本哈根大學、魯爾大學的聯合研究團隊利用芯片級平面微納光學波導中集成的量子點，實現了接近完全不可區分、確定性的單光子源。該光源實現了光子長序列（超過100個光子）的不可區分性，并且光子產生速率達到每秒122M個（產生效率84%）。文章12月9日發表在期刊《Science Advances》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1126/sciadv.abc8268
附部分省市自治區《十四五規劃與建議》原文鏈接：
重慶：http://www.cqrd.gov.cn/home/index/more/id/222336.html
山東：http://jnsti.jinan.gov.cn/art/2020/12/7/art_25456_4760882.html
遼寧：https://mp.weixin.qq.com/s/Pm8AFFiM5zpgEvJvGIDikQ
北京：http://www.beijing.gov.cn/zhengce/zhengcefagui/202012/t20201207_2157969.html
四川：http://www.sc.gov.cn/10462/10464/10797/2020/12/9/30de25c615154348835843b58380030f.shtml
湖北：https://media.hubei.gov.cn/zyxmt/index_list/index_weixin/202011/t20201104_2998604.html
安徽：http://www.ah.gov.cn/zwyw/jryw/553932251.html
湖南：http://www.hunan.gov.cn/hnszf/hnyw/sy/tt1/202011/t20201104_13950052.html
廣西：http://www.gxjjw.gov.cn/staticpages/20201215/gxjjw5fd804d8-154102.shtml
廣東：http://www.gd.gov.cn/gdywdt/gdyw/content/post_3152459.html
廣州：http://www.gz.gov.cn/xw/gzyw/content/post_6981863.html
濟南：http://www.jinan.gov.cn/art/2020/12/22/art_1862_4765439.html
武漢：http://www.wuhan.gov.cn/zwgk/xxgk/ghjh/zzqgh/202012/t20201230_1583823.shtml
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