2021年2月國內外量子科技進展（總第19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
【ETSI量子安全密碼技術大會成功召開】
歐洲電信標準化協會（ETSI）的量子安全密碼技術大會于2021年2月18日-19日在線上召開。中國的張強教授、向宏教授、戚巍博士、馬彰超副教授、石竑松博士出席會議并做相關主題演講。
上半場由各國專家介紹亞洲、北美和歐洲地區（包括中國、日本、俄羅斯、加拿大、美國、英國、德國和瑞士等國）在量子信息科技、量子安全、后量子密碼（PQC）以及量子密鑰分發（QKD）解決方案等領域的最新進展。下半場聚焦各國量子安全產業一個極為重要的領域：產業標準動態，全面介紹了全世界范圍內量子安全密碼標準化組織（包括ETSI、ITU-T、ISO/IEC、IETF、NIST、CCSA、CSTC等）在QKD及PQC相關方面的最新動向。（來源：ETSI網站、量子計算最前沿官微）
原文鏈接：
https://www.etsi.org/events/past-events/1870-etsi-quantum-safe-cryptography-technical-event
https://mp.weixin.qq.com/s/VtmI1vwmyJ4nbNont1L-ww
https://mp.weixin.qq.com/s/oRUi5lz12VPS-fiPt5duIg
二、戰略和政策
——國 內——
【多地區發布2021年政府工作報告，瞄準、布局量子科技產業】
河南、江西、廣東、遼寧、安徽、山東、河北等省兩會期間，陸續發布2021年政府工作報告，報告中各省明確指出支持在2021年布局發展量子科技產業。（來源：各省人民政府網站、南方日報、河北新聞網）
原文鏈接見文末：
【安徽打造“量子中心”，并在科技重大專項中首設“量子信息技術”領域】
2月初，安徽省政府印發《中國（安徽）自由貿易試驗區專項推進行動計劃方案》（下稱《方案》），《方案》中有5處明確支持量子信息發展，支持其產業化、技術研發等。再一次提到：支持建設量子信息創新成果策源地和產業發展集聚區，在技術源頭、技術溢出和產業孵化、產業擴增等環節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”。
安徽省科技廳于近日啟動2021年安徽省科技重大專項項目申報工作，首次在技術攻關項目中新增設立“量子信息技術”領域，重點支持量子科技企業攻克關鍵核心技術，并引導量子科技企業與高校、科研院所開展產學研合作。（來源：安徽省人民政府網站、安徽省科技廳官微）
原文鏈接：
http://www.ah.gov.cn/public/1681/553954661.html
https://mp.weixin.qq.com/s/g_hHbVCt93WKYJdnJceM-g
【濟南貫徹落實強省會戰略，實施量子科技等“未來產業引領”計劃】
2月19日，濟南市印發《中共濟南市委濟南市人民政府關于貫徹落實強省會戰略的實施意見》，指出要“實施‘未來產業引領’計劃，重點突破量子科技、區塊鏈、空天信息等前沿技術創新領域，率先打造未來產業先導區”。進一步提出“量子科技、空天信息、集成電路、新能源等戰略性新興產業規模發展”的奮斗目標。（來源：濟南市人民政府網站）
原文鏈接：
http://www.jinan.gov.cn/art/2021/2/20/art_1812_4769643.html
【深圳提出加快推進深圳灣實驗室、量子信息領域實驗室建設】
2月20日召開的深圳市推進粵港澳大灣區建設領導小組會議，審議通過了《深圳市推進粵港澳大灣區建設2021年工作要點》（以下簡稱《工作要點》）。其中，《工作要點》提出加強廣深港澳科技創新走廊沿線創新載體建設，加快推進深圳灣實驗室、量子信息領域實驗室建設，推動人工智能與數字經濟廣東省實驗室落地建設。（來源：深圳政府在線）
原文鏈接：
http://www.sz.gov.cn/cn/xxgk/zfxxgj/bmdt/content/post_8564867.html
【國家科技部資助香港科大1758萬元用于量子項目研究】
香港科技大學（港科大）物理學系量子材料中心團隊在中國科技部“量子調控與量子信息”重點專項中牽頭的研究項目“轉角石墨烯及其他摩爾超晶格材料的奇異物性研究”近日獲科技部撥批共1758萬元人民幣的經費，這是全香港首個、亦是目前香港唯一一個獲國家直接資助的重大量子研究科研項目。（來源：科學網）
原文鏈接：
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/1/452560.shtm
——國 際——
【歐盟委員會啟動有關基于量子加密的天基全球安全通信系統等三項旗艦項目】
據歐盟委員會官網2月22日消息，歐盟委員會發布《關于民用、國防和航天工業協同發展的行動計劃》，旨在進一步加強歐盟工業在這些領域的技術優勢和工業基礎，以充分利用歐洲相關資金，促進云計算、處理器、網絡安全、量子、人工智能等技術在民用、國防和航天工業間發揮協同作用。該計劃將啟動三個旗艦項目，其中包括基于量子加密的天基全球安全通信系統，旨在基于量子加密，為歐洲每個人建立彈性且高速的安全連接。（來源：歐盟委員會網站）
原文鏈接：
https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_21_651
報告連接：
https://ec.europa.eu/info/sites/info/files/action_plan_on_synergies_en.pdf
【奧地利正在構建量子互聯網】
奧地利將建立一個奧地利范圍內的“奧地利量子光纖網絡”（AQUnet），用于交換量子信息并進行精確測量。維也納工業大學宣布，研究促進局FFG將為該項目提供280萬歐元的資金。項目將于2021年5月開始，為期五年。合作伙伴包括維也納工業大學、維也納大學、因斯布魯克大學以及聯邦計量與測量局（BEV）。（來源：維也納工業大學官網）
原文鏈接：
https://www.tuwien.at/tu-wien/aktuelles/news/news/das-oesterreichische-quanten-internet
【伊朗啟動第三階段量子密鑰分發測試】
據伊朗獨立媒體IFP（Iran Front Page）報道，伊朗已啟動量子密鑰分發（QKD）的第三階段測試。出席啟動儀式的伊朗原子能組織（AEOI）負責人Ali Akbar Salehi表示量子技術非常重要，他們在2016年啟動了相關工作，并于2020年6月在AEOI實現了距離300米、成碼率為117bps的量子密鑰分發實驗，該項目的下一階段實驗將在相距7公里的阿扎迪塔和默德塔（德黑蘭的兩個主要地標）之間進行，并進一步計劃由無人機和熱氣球在更高更遠的距離之間實現數據傳輸。（來源：IFP網站）
原文鏈接：
https://ifpnews.com/iran-launches-phase-three-of-tests-on-quantum-key-distribution
【印度首次完成自由空間量子密鑰分發】
來自印度拉曼研究所（Raman Research Institute, RRI）利用衛星技術開展的量子實驗項目（QuEST）實驗室中的相關研究者，近日演示了利用大氣信道在兩座建筑物之間實現量子密鑰分發（QKD）。研究者聲稱這是印度第一個基于自由空間的量子密鑰分發實驗，這一突破將有可能徹底改變銀行和國防等關鍵領域的網絡安全。（來源：analytics india magazine網站）
原文鏈接：
【加拿大國防專家制定量子科學與技術戰略】
加拿大國防部和加拿大武裝部隊（DND / CAF）近期發布了《量子科學與技術（S&T）戰略》報告，這是聯邦政府的第一個量子科學與技術戰略。該計劃旨在增強DND / CAF預測量子技術預期破壞的能力，利用前沿科學并適應量子創新的能力。DND/CAF將致力于將創新從實驗室轉移到CAF成員手中，以完成他們的使命。它還將建立國內和全球伙伴關系，以促進量子技術的國防利益的實現，為在新興的量子科學領域推進加拿大的國防安全和保障利益指明了道路。（來源：TQD 網站）
原文鏈接：
https://thequantumdaily.com/2021/02/08/canadas-defense-experts-plot-out-quantum-technology-strategy/
報告鏈接：
【歐盟量子旗艦計劃啟動了一個硅自旋量子比特項目】
歐盟量子旗艦計劃（EU Quantum Flagship Program）啟動了一個硅自旋量子比特項目，目標是擴展硅量子技術，該項目命名為QLSI（量子大規模硅基集成）。這個由CEA LeTi協調的項目為期四年，將為歐盟工業級的半導體量子處理器奠定基礎，并將使得歐洲成為量子計算的全球領導者。該項目將重點展示自旋量子比特是能夠用于大規模擴展的領先平臺。（來源：QuTech網站）
原文鏈接：
三、產業進展
——國 內——
【國內首個量子計算云平臺全面升級】
中國科學院量子信息與量子科技創新研究院（上海）聯手濟南量子技術研究院和科大國盾量子技術股份有限公司，對量子計算云平臺進行了全面升級。在維持原有12比特超導量子計算機原型機的基礎上，預留了更多比特的超導量子計算原型機的接口，還增加了光量子計算機“九章”的實驗操作申請。（來源：量子計算云平臺官網）
量子計算云平臺鏈接：
http://quantumcomputer.ac.cn/Home
【本源量子發布量子計算機操作系統】
2月8日，量子計算初創公司本源量子宣布，發布具有自主知識產權的量子計算機操作系統“本源司南”。2月10日其官微確認上線“本源悟源2號”。（來源：本源量子官微）
原文鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/HI4M9zEUIMM_PiOgqxl2SQ
【騰訊量子實驗室與健康元研究院達成戰略合作】
2月1日，騰訊量子實驗室與健康元研究院簽署戰略合作協議，雙方將共同推進量子計算+人工智能在微生物合成生物學研究及相關藥物研究領域的應用，推動醫藥研發技術的發展和進步。（來源：騰訊科技）
原文鏈接：
https://view.inews.qq.com/a/TEC2021020300808300
【華為2021量子計算黑客松全國大賽啟動報名】
本月，華為與上海大學、南方科技大學聯合舉辦的2021量子計算黑客松全國大賽開始報名，報名截止日期為3月15日。主要面向對量子計算感興趣，具備一定量子計算、量子化學、機器學習等背景知識的本科及研究生，選手可自行組隊，每隊不超過3人。大賽的兩道試題分別涉及量子化學模擬和單量子比特門編譯方面。（來源：華為云）
原文鏈接：
https://competition.huaweicloud.com/information/1000041373/introduction
——國 際——
【微軟量子計算重大突破或是“誤會” 時隔三年仍未找到馬約拉納粒子】
近期，微軟雇員兼荷蘭物理學家Leo Kouwenhoven及其合作者表示：2018年他們并未觀測到馬約拉納費米子，當時在《Nature》發表的原始論文將以“技術錯誤”為由被撤回。此前，微軟一直希望利用馬約拉納粒子發展拓撲量子計算，而此次“撤稿”被認為是微軟拓撲量子遭遇的重創。（來源：Wired 網站）
原文鏈接：
https://www.wired.com/story/microsoft-win-quantum-computing-error/
論文及說明鏈接：
https://arxiv.org/abs/2101.11456
【ADVA、IDQ等歐洲公司聯合完成城域網絡基于QKD的量子安全傳輸試驗】
英國光纖網絡服務提供商Colt利用歐洲光傳輸設備公司ADVA采用Layer 1加密技術的FSP 3000平臺成功地進行了量子安全傳輸的現場試驗，瑞士公司IDQ為該試驗提供了量子密鑰分發（QKD）技術服務。此次試驗演示基于Colt在法蘭克福部署的城域網絡，展現了企業客戶如何實現安全的云訪問，并長期有力地保護敏感數據。（來源：IDQ官網）
原文鏈接：
【意大利ICT服務公司Italtel測試量子安全網絡】
意大利ICT服務公司Italtel表示，其已與TOP-IX財團和CSI Piemonte制定合作協議，在意大利北部皮埃蒙特地區測試其量子安全網絡（QSN）產品的首個原型機。QSN是Italtel基于量子密鑰分發（QKD）技術開發的一款產品，旨在通過盡可能高的加密級別來增強通信網絡傳輸信息的安全性。 Italtel表示，此次合作的目的是確定其QSN產品插入TOP-IX網絡的要求和方法。（來源： Italtel官網）
原文鏈接：
https://www.italtel.com/quantum-technology-makes-data-and-services-safer/
【韓國國防公司LIG Nex1將與韓國科學技術院開展量子技術研究】
韓國國防公司LIG Nex1與一所國立研究型大學合作，以確保未來基于量子技術的國防能力，量子技術可能對安全產生重大影響，涉及從極其安全的通信到更好地探測飛機和潛艇的方方面面。
LIG Nex1表示，該公司已與韓國科學技術院（KAIST）簽署諒解備忘錄，就量子計算、量子密碼和量子成像等方面開展聯合研究。其中，量子密碼已經成為保護關鍵信息的重要安全解決方案。（來源：Aju Daily網站）
原文鏈接：
https://www.ajudaily.com/view/20210202112059740
【IBM公開新的量子軟件路線圖】
2月4日，IBM發布了其量子軟件發展路線圖，其中包括通過使量子電路加速100倍，大幅提高量子應用速度。結合其去年發布的量子硬件線路圖，更加清晰地展現其量子計算的發展規劃。希望借助硬件提升并借助開源社區的力量，盡快普及量子技術。根據IBM公布的發展路線圖，預計到2023年Condor系統的量子比特數將增加到1121個，2026年或實現百萬級量子比特量子計算。（來源：IBM官網）
原文鏈接：
https://www.ibm.com/blogs/research/2021/02/quantum-development-roadmap/
四、科技前沿
——國 內——
【實驗演示量子中繼的可擴展性】
清華大學的研究團隊演示了基于長時間的量子存儲增強量子中繼的擴展性。實驗中使用了兩個存儲時間為數十毫秒的原子系綜量子存儲器，通過執行按需糾纏交換實現了兩個量子中繼器的有效連接。增強的量子存儲加快了糾纏連接率，提升了糾纏擴展性。該成果2月25日發表在《Nature Photonics》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41566-021-00764-4
【實驗演示長距離空-水量子密鑰分發】
上海交通大學和中國科學技術大學的聯合研究團隊實驗演示了容忍高傳輸損耗的空-水誘騙態量子密鑰分發，且量子比特誤碼率始終控制在小于2.5%。實驗結果顯示系統容忍的信道損耗比之前實驗提高1個量級，即便在Jerlov III型的沿海海水中，量子密鑰分發的傳輸距離也可達30m，相當于345m長的Jerlov I型干凈海水，向實用化的空-海安全通信邁出關鍵一步。該成果2月24日發表在《Physical Review Applied》。
論文鏈接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevApplied.15.024060
【首次實驗演示器件無關的量子隨機性拓展】
中國科學技術大學的研究人員首次實驗演示了器件無關的量子隨機數拓展，將4.39×10^8比特的熵源拓展為5.47×10^8的量子安全隨機數，總體公正性錯誤率為4.6×10^10。隨機性拓展是經典信息中無法實現的任務，該實驗加深了人們對隨機性的認識，為隨機數量子驗證的實用化奠定了基礎。該成果2月4日發表在《Physical Review Letters》。
論文鏈接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.126.050503
【非對稱信道的PM-QKD研究】
中國人民解放軍信息工程大學和中國科學技術大學的聯合研究團隊開展了非對稱信道對PM-QKD性能影響的研究，考慮了有限碼長、不穩定光源等實際條件，研究結果顯示優化強度是補償信道非對稱的最好方法。且數值模擬顯示有限碼效應和統計波動對非對稱PM-QKD的成碼率有很大影響。該研究成果2月5日發表在《Journal of the Optical Society of America B》。
論文鏈接：
http://josab.osa.org/abstract.cfm?URI=josab-38-3-724
【基金委主辦英文刊Fundamental Research第1期發布“量子信息與量子計算”專題文章】
由國家自然科學基金委員會主辦的英文期刊Fundamental Research第一期上線，本期文章專題為“量子信息與量子計算”，專題主編為郝躍和龍桂魯，院士作者包括龔旗煌、郝躍、孫昌璞、潘建偉和郭光燦。（來源：ScienceDirect網站）
原文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/journal/fundamental-research/vol/1/issue/1
——國 際——
【首次實現確定性多量子比特糾纏】
美國芝加哥大學和阿貢實驗室研究人員利用超導同軸電纜提高量子態傳輸保真度，演示了由一米長超導電纜連接兩個超導量子節點構建的確定性糾纏分發量子網絡。量子態在節點間傳輸的保真度為0.911，三量子比特GHZ態確定性傳輸的保真度為0.656。利用該系統也確定性地制備了分布式的雙節點、六量子比特GHZ態，保真度為0.722，顯著高于多體糾纏的判定閾值1/2。研究結果表明這種架構可以用來實現多個超導量子處理器的相干連接，為構建大規模量子計算機提供了一種模塊化的方法。該成果2月24日發表在《Nature》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41586-021-03288-7
【首次實現集成超導探測器的QKD接收終端芯片】
德國蒙斯特大學的研究人員研制了首個集成單光子探測器的量子密鑰分發接收端芯片，超導納米線單光子探測器（SNSPD）以及多種時間編碼所需各種光路都集成在一個氮化硅芯片上。波導集成的SNSPD相比傳統的SNSPD具有更低死時間和暗計數率。在QKD實驗演示中，時鐘頻率2.6GHz、信道衰減2.5dB條件下系統的密鑰生成率達2.5Mbit/s，且探測器尚未飽和。該接收端芯片使用了寬帶3D聚合物耦合器，可在電信波段的較寬波長范圍運行，可支持高度并行的波分復用應用。該成果2月23日發表在《npj Quantum Information》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41534-021-00373-7
【密集波分經典信道上的子載波QKD演示】
俄羅斯伊特莫大學和Quant-telecom的研究人員研究了子載波（subcarrier-wave）QKD在單模光纖密集波分復用經典信道上的工作性能，給出了在自發拉曼散射噪聲條件下估算量子比特誤碼率和安全密鑰生成率的數學模型。研究考慮了連續波和脈沖兩種機制的子載波QKD方案，并基于經典波分復用的接收端靈敏度分析系統性能。研究結果表明脈沖機制下系統能夠實現更高的安全密鑰生成率和更遠傳輸距離。該成果1月29日發表在《Journal of the Optical Society of America B》。
論文鏈接：
http://josab.osa.org/abstract.cfm?URI=josab-38-2-595
【可實時驗證的量子隨機數發生器】
日本NTT公司研究人員演示了一種低延遲、可實時驗證量子隨機數發生器。研究中對于弱相干光脈沖測量和非等臂M-Z干涉儀方案的隨機數發生器，提出了一種高效的安全性分析方法，考慮了制備和測量設備都不完美的條件。該設備每0.12s可生成8192個隨機比特且可驗證抗所有量子攻擊，失敗率約束為2^-64，具備極高的安全性。該成果2月24日發表在《Nature Communications》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41467-021-21069-8
【雙場QKD的緊致有限碼長分析】
英國利茲大學、西班牙維戈大學和日本NTT公司的聯合研究團隊將TF-QKD協議的安全性分析拓展到了有限碼長條件下，分析表明在10^10量級的信號量下TF-QKD性能可超過點對點QKD方案，并且該分析方法在多種實際情況中較其他方案可給出更高的成碼率。該方法中開發的一些技術也可應用于其他QKD協議的有限碼長分析。該成果2月5日發表在《npj Quantum Information》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41534-020-00345-3
附部分省市2021年政府工作報告鏈接：
河南?。?span>https://www.henan.gov.cn/2021/01-25/2084704.html
江西?。?span>http://www.jiangxi.gov.cn/art/2021/2/8/art_392_3189321.html
安徽?。?span>http://www.ah.gov.cn/public/1681/553953381.html
山東?。?span>http://www.shandong.gov.cn/art/2021/2/7/art_101626_399212.html
河北?。?span>http://hebei.hebnews.cn/2021-02/20/content_8372290.htm
廣東?。?span>http://news.southcn.com/gd/content/2021-01/28/content_192037869.htm
遼寧?。?/span>http://www.ln.gov.cn/zwgkx/zfwj/szfwj/zfwj2011_148487/202102/t20210220_4085991.html
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