2022年9月國內外量子科技進展
【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
【量子信息領域首獲諾貝爾獎，多次提及中國團隊工作】
10月4日，瑞典皇家學院公布2022年諾貝爾物理學獎得主：阿蘭·阿斯佩、約翰·克勞澤和安東·塞林格，以表彰他們在“用于糾纏光子的實驗，確立對貝爾不等式的違反和開創性的量子信息科學”的卓越成就。這是量子信息科學研究者首次獲得諾貝爾獎。
在安東·塞林格獲獎所列出的量子通信實驗論文中，除一篇理論文章之外，其余四篇實驗文章中潘建偉均為第一作者或第二作者。此外，后續還有三篇論文是在“墨子號”發射之后，中國科學家做出的相關工作。據了解，安東·塞林格是中國科學院的外籍院士，也是潘建偉在奧地利留學時期的博士導師。（來源：諾貝爾獎委員會官網）
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https://www.nobelprize.org/prizes/physics/
二、政策和戰略
——國 內——
【合肥高新區2035年將基本建成“世界量子中心”】
9月24日，合肥高新區正式發布《合肥高新區建設世界領先科技園區行動方案》，合肥高新區將以建設未來產業創新改革試驗區為核心，實施八大“領先行動”，力爭到2025年在局部領域率先達到全球領先水平，到2035年基本建成“世界量子中心”，量子信息產業產值突破200億元，相關企業總數突破100家。（來源：中國新聞網）
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https://www.chinanews.com.cn/cj/2022/09-24/9859851.shtml
【河南前瞻布局量子信息研發，涉及標準制定、技術研發、應用探索多個方面】
9月6日，河南省人民政府辦公廳印發《設計河南建設中長期規劃（2022—2035年）》，提出賦能未來產業前瞻布局，在量子信息研發設計方面，積極參與國際、國內量子信息領域標準制定，集中突破量子通信、量子計算、量子精密測量方向核心器件和裝置制備關鍵技術研發與設計，探索研發量子通信應用產品與核心裝備，探索開展“量子+安全政務”“量子+移動政務”等融合創新應用試點示范。（來源：河南省人民政府官網）
原文鏈接：
https://www.henan.gov.cn/2022/09-06/2602453.html
【湖北實施網絡強基行動，加快量子規模部署，著力打造新型基礎設施中部樞紐節點】
9月13日，湖北省人民政府辦公廳印發《湖北數字經濟強省三年行動計劃（2022-2024年）》，提出實施網絡強基行動，著力打造新型基礎設施中部樞紐節點，加快量子規模部署，支持湖北國科量子、湖北交投量子、武漢國科量子公司加快推進“武合干線”“京漢干線”“漢廣干線”湖北段以及湖北省量子保密通信骨干網建設。到2024年底，武漢基本建成國家級“星地一體”量子通信網絡核心樞紐節點。（來源：湖北省人民政府官網）
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http://www.hubei.gov.cn/zfwj/ezbf/202209/t20220913_4305227.shtml
——國 際——
【荷蘭復興計劃將為量子技術投資2.7億歐元，十家量子中小企業獲得787萬歐元資助】
9月8日，歐盟委員會對荷蘭的復興計劃進行了積極評估，將根據復興措施基金（RRF）向荷蘭撥款47億歐元，以支持其計劃中的關鍵投資和改革措施。荷蘭計劃將該筆資金的26%用于支持數字化轉型的措施，包括對量子技術、人工智能、數字教育和數字政府的投資。其中，為支持數字化轉型，預計將調用2.7億歐元來促進開發量子技術的創新應用。
此外，9月14日荷蘭國家量子計劃Quantum Delta NL宣布首屆“量子中小企業征集活動”的獲勝者，將向選出的十家量子中小企業提供共787萬歐元的資助。Quantum Delta NL計劃在未來七年向荷蘭量子中小企業提供3500萬歐元資金，企業須提供1700萬歐元的配套資金。（來源：歐盟委員會官網、Quantum Delta NL網站）
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https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_22_5397
https://quantumdelta.nl/winners-of-first-quantum-delta-nl-sme-call-announced/
【德國分別投入2800萬歐元和1100歐元，用于開發控制衛星的量子傳感器和量子通信網絡基礎設施】
8月底消息，德國聯邦教育及研究部（BMBF）將投入約2800萬歐元資助由量子技術初創公司Q.ANT、博世公司、通快集團和德國宇航中心（DLR）合作開展的QYRO項目，用以開發符合太空要求的姿態傳感器，利用這些基于量子技術的傳感器實現小型衛星的高精度姿態控制，并改善全球數據通信。QYRO項目計劃于2027年發射首顆具有量子技術姿態控制的衛星。
9月21日消息，德國圖林根州科學部提供了1100萬歐元，用于在圖林根州開發量子通信網絡基礎設施。其中，弗勞恩霍夫（Fraunhofer）研究所在一條75公里的光纖測試線路上實現了量子密鑰的成功交換。十天的測試期內，在圖林根州的Jena和Erfurt兩個城市之間發送了超過30萬個量子密鑰。（來源：Q.ANT官網、Fraunhofer IOF官網）
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https://qant.de/en/q-ant-announces-qyro/
https://www.iof.fraunhofer.de/en/pressrelease/2022/quantum-keys-exchange-successful.html
【澳大利亞組建量子產業聯盟，計劃投入10億澳元發展量子產業】
8月31日，Quintessence Labs等6家澳大利亞本土企業以及谷歌、微軟和Rigetti三家國際企業齊聚一堂，組成了“澳大利亞量子聯盟”（AQA）。該聯盟將設在“澳大利亞技術委員會”內，旨在通過促進、加強和連結該國的量子生態系統，成為澳大利亞量子產業的“共同聲音”。澳大利亞新聯邦政府計劃使用10億澳元的關鍵技術基金來發展澳大利亞的量子產業，并計劃在2022年年底前制定國家量子戰略。（來源：InnovationAus網站）
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https://www.innovationaus.com/australian-quantum-leaders-form-industry-alliance/
【北約開發基于QKD和PQC的信息加密和安全傳輸系統】
9月27日消息，北約（NATO）通過和平與安全科學（SPS）計劃下的研發項目一直在研究量子技術與安全相關的應用，開發使用量子密鑰分發（QKD）和后量子密碼（PQC）的信息加密和安全傳輸系統。其中一個SPS項目，首次成功地使用海底光纜在意大利和馬耳他之間建立了一條約100公里的QKD鏈路。與此同時，捷克某大學的研究人員正在研究QKD技術在5G網絡上的應用，以探索其在未來通信系統中增強網絡安全的潛力。未來SPS項目還將研究如何使QKD和PQC集成，以最佳和最全面的方式保護聯盟的信息基礎設施。（來源：NATO官網）
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https://www.nato.int/cps/en/natohq/news_207634.htm
【韓國和美國共同設立多個量子合作中心】
9月21日，韓國和美國在華盛頓開設了“韓美量子技術合作中心”，用以處理韓美在量子技術領域的聯合研發項目。同日，韓美科學合作中心（KUSCO）宣布韓美多所大學及科研機構建立合作伙伴關系，共同組建六個量子聯合研究中心，包括量子糾錯中心、離子阱量子計算中心、自旋量子計算中心、基于糾纏的量子網絡中心、量子中繼器中心、量子傳感中心。其中，來自芝加哥大學的兩位教授，作為量子糾錯中心的共同首席研究員，獲得了由韓國國家研究基金會（NRF）提供的100萬美元資助。（來源：韓聯社網站、芝加哥大學官網）
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https://en.yna.co.kr/view/AEN20220922010000320?section=search
【美國NSF為量子信息科學和工程擴展能力項目提供超2000萬美元資金】
9月16日消息，美國國家科學基金會（NSF）宣布將為量子信息科學和工程擴展能力項目投資21,397,566美元，以支持量子基礎研究、計量和控制、共同設計和系統以及教育和勞動力發展方面的工作。（來源：NSF網站）
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【美國白宮發布行政命令限制外國投資交易，涉及量子計算、人工智能等領域】
9月15日，美國總統拜登發布行政命令，針對可能對國家安全構成風險的外國投資進行嚴格審查。該行政命令中要求，外國投資委員會應酌情考慮所涉交易對國防工業基地內外的供應鏈彈性和安全的影響，包括量子計算、人工智能等對國家安全至關重要的技術。（來源：白宮官網）
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三、產業進展
——國 內——
【武漢量子技術研究院正式運營，年內推出100+比特原子量子計算原型機】
9月22日，武漢量子技術研究院在光谷正式入駐運營。武漢量子技術研究院于2021年獲批成立，依托武漢大學、中科院精密測量院、華中科技大學共同組建，主要開展量子科學基礎理論研究與核心關鍵技術攻關，研究方向包括量子探測與量子通信、量子精密測量等，目前已產生國內首個原子量子計算云平臺“酷云量子云”等成果，預計年內發布國內首臺100+比特的原子量子計算原型機。（來源：湖北新聞網）
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http://www.hb.chinanews.com.cn/news/2022/0922/382053.html
【國盾量子高速QKD設備入選安徽省首臺套重大技術裝備名單】
9月15日，安徽省經濟和信息化廳公布2022年安徽省第二批首臺套重大技術裝備名單，國盾量子的琨騰QKD-PHA高速量子密鑰分發設備（QKD-PHA1250A/B-S）入選。（來源：安徽省經信廳官網）
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http://jx.ah.gov.cn/sy/wjgg/146909041.html
【國盾量子榮獲第九屆安徽省專利金獎】
9月21日，安徽省市場監督管理局公布第九屆安徽省專利獎獲獎名單，包括23項金獎、35項銀獎和242項優秀獎。國盾量子的發明專利《一種應用于復雜鏈路的量子密鑰分配系統及方法》獲得本屆安徽省專利金獎。（來源：安徽省市監局官網）
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https://amr.ah.gov.cn/xwdt/gsgg/146956061.html
——國 際——
【歐洲將建立其首個基于低軌衛星的天基量子密鑰分發系統】
9月22日消息，由盧森堡衛星公司SES牽頭的20家歐洲公司組成的聯盟，在歐洲航天局（ESA）和歐盟委員會的支持下，將設計、開發、發射和運營基于低軌衛星EAGLE-1的端到端安全量子密鑰分發（QKD）系統，進而顯著提高歐洲在網絡安全和通信方面的自主權。意大利Sitael公司的EAGLE-1衛星將于2024年發射，攜帶由德國Tesat Spacecom公司建造的量子密鑰有效載荷，展示和驗證從低軌到地面的QKD技術，并為歐洲量子通信基礎設施（EuroQCI）的開發和部署提供有價值的任務數據。（來源：ESA官網、SES官網）
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【西班牙開啟世界首個地球同步量子密鑰分發任務可行性分析】
9月14日消息，西班牙衛星運營商HISPASAT領導的多個西班牙機構宣布參與Caramuel任務的可行性研究，這是世界上首個地球同步軌道衛星量子密鑰分發任務。Caramuel任務的可行性研究由歐洲航天局資助。（來源：HISPASAT網站）
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【新加坡與法國合作使用糾纏光子演示衛星量子通信】
9月19日，新加坡量子通信衛星供應商SpeQtral與法國Thales Alenia Space公司宣布簽署諒解備忘錄，共同致力于研究、開發和演示星地量子通信。備忘錄中提出，將使用SpeQtral正在開發的量子衛星SpeQtral-1與Thales Alenia Space公司正在開發的量子地面接收站進行聯合實驗，以演示量子信息長距離傳輸的可行性，以及演示目前正在建設的各種城域量子網絡間的互聯。該實驗預計于2025年完成。（來源：Thales網站）
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【波蘭成功搭建一條380公里長的城際量子密鑰分發鏈路，IDQ為其提供設備】
9月5日消息，波蘭成功在該國的波茲南和華沙兩座城市之間搭建了一條380公里長的城際量子密鑰分發（QKD）鏈路。據悉，該鏈路是波蘭NLPQT（光子學和量子技術國家實驗室）旨在開發全國范圍的量子通信基礎設施的項目的一部分，由波茲南超級計算和網絡中心（PSNC）和瑞士量子安全公司IDQ合作搭建，將為遠程醫療、醫療數據傳輸、數據存儲和公共服務等多種應用提供服務。（來源：IDQ官網）
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https://www.idquantique.com/a-new-380-km-long-intercity-qkd-infrastructure-in-poland/
【韓國完成量子通信加密設備混合密鑰組合技術的開發】
9月13日，韓國SK電訊（SKT）聲稱已將NIST后量子密碼（PQC）算法應用于SK寬帶公司的全球VPN系統中。SKT還表示，繼去年12月獲得10Gbps~100Gbps級密碼模塊的KCMVP認證后，于今年8月已完成量子通信加密設備混合密鑰組合技術的開發，該技術將傳統的基于公鑰的加密密鑰與量子密鑰分發（QKD）產生的量子密鑰相結合，用作現有加密設備的密鑰。（來源：SKT官網）
原文鏈接：
https://news.sktelecom.com/181250
【美國Quantum Xchange與Fortinet合作推出量子安全SD-WAN】
9月6日消息，美國量子安全公司Quantum Xchange與網絡安全公司Fortinet合作，為Fortinet 的安全SD-WAN（軟件定義廣域網）環境提供加密多樣化及量子安全功能。將Quantum Xchange的密鑰交付系統Phio TX與Fortinet 的下一代防火墻NGFW對接，通過量子保護隧道和柵格網絡傳輸對稱密鑰，使得在Fortinet的SD-WAN或VPN的站點間傳輸的數據更加安全，不受包括量子攻擊在內的許多密碼威脅的影響。（來源：Quantum Xchange官網）
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https://quantumxc.com/featured/fortinet-and-quantum-xchange-team-to-deliver-quantum-safe-sd-wan/
【丹麥制藥公司諾和諾德投資約2億美元開發制造全功能量子計算機】
9月21日消息，丹麥生物制藥公司諾和諾德投資15億丹麥克朗（約2億美元），用以建造該國第一臺全功能量子計算機，可應用于綠色轉型、網絡安全和研發新藥等多個領域。該量子計算項目由諾和諾德基金會與哥本哈根大學合作啟動，為期12年，并將與美國、荷蘭、加拿大和丹麥的主要大學和行業的研究小組合作開展。（來源：諾和諾德基金會網站）
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【哈佛大學和AWS成立聯盟，推進量子網絡的研究創新】
9月12日，哈佛大學和亞馬遜網絡服務（AWS）啟動戰略聯盟，以推進量子網絡方面的基礎研究和創新。這項工作為哈佛大學教研人員主導的研究提供了大量資金，將支持哈佛量子計劃（HQI）在量子存儲、集成光子學和量子材料領域的研究項目。（來源：哈佛大學官網）
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【摩根大通加入Q-NEXT量子研究中心，推動金融中的量子用例】
9月19日消息，全球金融服務公司摩根大通宣布加入美國Q-NEXT量子研究中心，并將與Q-NEXT合作推進量子技術在基礎算法中的應用，包括在金融領域的應用，以及推進量子信息研究的發展。Q-NEXT由美國能源部（DOE）的阿貢國家實驗室領導，是美國能源部國家量子信息科學研究中心。（來源：阿貢國家實驗室官網）
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https://www.anl.gov/article/jpmorgan-chase-is-newest-partner-in-qnext-quantum-research-collaboration
四、科技前沿
——國 內——
【無需光頻傳輸的雙場QKD系統】
北京量子研究院的研究人員實驗實現了無需光頻傳輸的雙場QKD系統。該實驗利用局域產生的光頻率梳實現互干涉性，從而省去了以往雙場QKD系統中常使用的體積龐大、源效率低，且難于穩定的干涉結構，實現了一種簡單多用途的雙場QKD系統，并可以在光纖距離差異達到100km的非對稱鏈路上使用。該QKD實驗系統中使用了調節精度MHz量級的超穩光源，經過微波驅動的相位調制后產生了25GHz間距的頻率梳子，微波調制信號由銣原子頻率標準鎖定。該QKD系統有效主頻為500MHz，在總長615.32km的超低損耗光纖對稱鏈路上實現了0.32bit/s的成碼率；并在總長400km的，距離差異達到100km的非對稱光纖鏈路上實現了約46bit/s的成碼率。該成果以預印本形式發表于Arxiv。
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https://doi.org/10.48550/arXiv.2208.09347
【自由運行的長距離參考系無關QKD】
國防科技大學、北京郵電大學、空軍工程大學和中山大學的研究人員利用新型參考系無關QKD協議實現了遠距離的自由運行QKD實驗。該系統使用的參考系無關QKD協議，運用了非匹配基矢探測數據監測參考系適配程度，并通過對探測數據的分類后處理，實現了在任意參考系失配條件下成碼，并能在一定程度上抵抗參考系漂移。這一協議可以簡化QKD收發系統的基矢校準過程，對于星地QKD系統尤其具有實用意義。該實驗系統采用了80MHz工作主頻，在長度100km、衰減31.5dB的光纖鏈路上實現了約800bit/s的成碼率。該成果9月26日發表于《npj Quantum Information》。
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https://doi.org/10.1038/s41534-022-00630-3
【用于醫療物聯網私密電子醫療記錄安全的量子區塊鏈框架】
南京大學、北京郵電大學和湖北大學的研究人員提出了一種用于醫療物聯網私密電子醫療記錄安全的量子區塊鏈框架方案。該框架方案是一種基于量子互聯網的應用，采用糾纏光子構建區塊，數據的哈希值則存儲在單個Qubit上。作者稱該方案具有針對量子計算攻擊的強安全性，能夠抵御外部攻擊、截取測量重發攻擊和糾纏測量攻擊等。該成果9月12日發表于《Information Sciences》。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.ins.2022.09.028
——國 際——
【糾纏光原子鐘的簡單量子網絡】
英國牛津大學的研究人員首次實驗演示了利用糾纏原子實現的高精度光鐘網絡。該實驗實現了2個通過2m光纖連接的??Sr?離子之間的糾纏，并發現糾纏使得頻率測量的不確定度比標準量子極限（SQL）減小了1/ √2，達到了海森堡量子極限的預期，從而第一次演示了利用光原子鐘的宏觀尺度糾纏來提高時間測量精度。研究者聲稱，原則上他們發展的技術可以將這一網絡拓展成為多節點網絡，從而進一步減小測量不確定，并可利用參量下轉換技術實現在更遠距離的光鐘糾纏。該成果9月22日發表于《Nature》。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05088-z
【片上高純度不可區分單光子源有序陣列：走向量子光路】
美國南加州大學和IBM研發中心的研究人員實現了高純度和高度不可區的片上單光子源有序陣列。利用獨特的襯底編碼尺寸收縮外延生長（SESREs）技術，研究人員在GaAs材料平臺中實現了單光子純度大于99%，雙光子干涉對比度大于82%的5X8單光子源陣列。利用SESREs生產的單光子源陣列，較容易實現水平發射，更適于片上量子網絡。研究者聲稱，進一步通過低溫控制、Purcell增強等技術，有望將通過SESREs生產的單光子源陣列的單光子純度和不可區分性繼續提高到可與目前最好的非片上單光子源相當。從而為實現片上光學量子計算、通信和傳感鋪平了道路。該成果發表于9月2日的《Science Advance》。
原文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn9252
【量子非局域效應將量子激光雷達信噪比提高40dB以上】
加拿大多倫多大學的研究人員演示了比目前單光子計數成像系統的信噪比高43dB的量子成像系統。利用時間-能量糾纏光子對的時域強關聯，該系統實現了對于光子色散的非局域抑制，從而將信噪比相比單光子計數成像系統提高了3個數量級以上，提高程度最高可達43dB。該成果9月15日發表于《Nature Communications》。
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https://doi.org/10.1103/physrevapplied.18.024067
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