2020年12月国内外量子科技进展（总第17期）
【编者按】
宏伟的大厦总是由许多大大小小的基石和支柱构成。在量子互联的大厦蓝图中，前沿科技仍在不断地打造更好的基石，从理论到实验，从高精装置到集成器件，从密钥分发网到量子计算网……感谢您对科大国盾量子技术股份有限公司和量子信息技术的关注，我们尽力检索了国内外主流网站和期刊，摘录出领域关联度和重要度较高的部分科技产业动态和前沿研究成果，供读者快速了解。
一、本期头条
【中国量子计算原型机“九章”问世，实现量子计算优越性】
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，构建了76个光子的量子计算原型机“九章”，实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解。这一成果使得我国成功达到了量子计算研究的第一个里程碑：量子计算优越性（国外也称之为“量子霸权”），牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位。
基于“九章”的“高斯玻色取样”算法，未来将在图论、机器学习、量子化学等领域具有重要的潜在应用价值。相关论文于12月4日在线发表在《科学》上。（来源：中国科学技术大学）
原文链接：
http://news.ustc.edu.cn/info/1055/73418.htm
https://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.abe8770
二、战略和政策
——国 内——
【多地区出台“十四五”规划与建议，前瞻布局量子科技】
2月以来，重庆、山东、辽宁、北京、四川、湖北、安徽、湖南、广西、广东等10余个省市陆续出台“十四五”规划与建议，提出加快突破核心关键技术，前瞻布局量子科技产业。例如，安徽省“十四五规划与建议特别提到要加快形成量子信息产业创新链，打造具有全球影响力的“量子中心”。济南市在产业、研究、基础设施方面均有提到量子科技。（来源：各省市政府官网）
原文链接见文末
【中国台湾18.6亿大力发展量子技术，设立量子实验室】
未来五年，台湾将投资约80亿新台币（约人民币18.6亿）发展量子技术，以期成为拥有超越半导体制造能力的技术中心。据中国台湾科技部消息，目前已同经济部、中央研究院等规划台湾量子科技发展计划，该计划将专注于量子设备、量子计算机、量子算法和量子通信技术。 希望在有限的资源下，结合不同领域的人才与团队，打造最适合台湾发展的路线。（来源：台湾科技部）
原文链接：
https://www.most.gov.tw/folksonomy/detail/2a4f3f5c-9d6e-4f8c-9ad1-b98eb95e45f6?l=ch
——国 际——
【法国通过国防创新基金对量子技术等项目投资高达4亿欧元】
法国签署通过了国防创新基金（FID），将资助包括量子技术、能源技术、人工智能技术、电子和组件技术、健康和材料技术等方面。该FID投资总额将达到4亿欧元（约合人民币32亿），为期6年，其中法国国防部将出资2亿欧元。将优先投资处于成长阶段的公司，或者更为上游的公司、初创公司，或者特殊情况下处于加速成长阶段的公司。（来源： The Quantum Daily网站）
原文链接：
【俄罗斯建立国家量子实验室】
俄罗斯在11月底宣布将建立国家量子实验室（NQL）。该项目由俄罗斯国家原子能公司主持，联合量子计算机领域的重点大学、研究中心、技术公司、金融组织、初创企业等共同完成。目前，7个量子领域的主要研究中心已加入该项目。该实验室计划在2024年年底前开发30~100量子比特的量子计算机以及具有数百个量子比特的通用计算机。（来源：人民邮电网、俄新社）
原文链接：
http://paper.cnii.com.cn/article/rmydb_15798_297688.html
https://ria.ru/20201125/tekhnologii-1586227272.html
【美国空军向15家小型企业授予3500万美元的量子研究资金，向蒙大拿州立大学资助600万美元支持量子互联网研究】
美国空军研究实验室信息管理局在量子计时、量子传感、量子计算和量子通信领域，共向15家公司提供了23项第二阶段小型企业技术转让（STTR）资金，金额共3500万美元。
蒙大拿州立大学从美国空军研究实验室获得了为期两年600万美元的资助，以支持量子互联网的研究。该项目将包括在蒙大拿州立大学波兹曼分校安装一个实验网络，以测试现有的、专门的多芯光纤电缆是否也能传输量子信号。（来源：Quantum computing report网站、Sidney herald网站）
原文链接：
【美国国防部将研究下一代原子钟】
美国国防部副部长办公室量子科学首席主任Paul Lopata披露，2021年，海军研究办公室将研发下一代原子钟，预计这种原子钟将更加坚固，性能比以前的系统高1000倍。国防创新部门最近也呼吁科技公司开发新的量子惯性传感器，以用于导航。
Paul Lopata对新的量子技术何时能在军队中投入使用做出了总体预测。他说，“我预计在未来5年内会看到原子钟的进步，在未来10年内可能会看到量子传感器的进步，然后在未来10年内看到量子计算和量子通信方面的稳步发展。“（来源：National Defense杂志）
原文链接：
三、产业进展
——国 内——
【两项量子密钥分发（QKD）网络国际标准获ITU批准通过】
本月，国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）批准通过了两项量子密钥分发（QKD）网络国际标准，分别涉及QKD网络的功能架构（Y.3802）和密钥管理（Y.3803），对QKD网络的功能架构模型、功能元素以及密钥生成、密钥获取与提供、密钥中继路由等密钥管理基础流程进行了规范，是QKD网络规模化组网及应用的基础性标准，将有力推动基于可信中继的实用化量子通信网络的发展建设。其中，国盾量子和国科量子相关人员均作为编辑人（Editor）深入参与了这两项国际标准的制定工作。（来源：ITU-T官网）
原文链接：
https://www.itu.int/itu-t/workprog/wp_item.aspx?isn=15059
https://www.itu.int/itu-t/workprog/wp_item.aspx?isn=15060
【中国信息通信研究院发布《量子信息技术发展与应用研究报告（2020年）》】
12月15日，中国信息通信研究院发布了《量子信息技术发展与应用研究报告（2020年）》，对量子信息技术总体发展态势，三大领域关键技术、应用进展和热点问题，以及技术演进和应用前景等问题进行分析探讨。
报告认为，目前量子信息技术三大领域研究与应用探索发展迅速，前景可期，我国总体发展态势良好，未来有望进一步加速。（来源：中国信通院）
原文链接：
https://mp.weixin.qq.com/s/If62FAGy_QFEGVqEXhiEVQ
【中国信息协会量子信息分会发布《2020量子安全技术白皮书》】
12月15日，中国信息协会量子信息分会在南京举办了“2020量子安全应用开发论坛”，并发布我国首份《2020量子安全技术白皮书》。白皮书探讨了量子安全技术应用和产业生态情况，围绕什么是量子安全技术、如何实现量子安全技术，如何在信息系统中使用量子安全技术等方面凝聚学术界和产业界共识。（来源：中国信息协会量子信息分会）
原文链接：
https://mp.weixin.qq.com/s/vvUjjcA9LgNR_R7_b3FnZQ
【“成渝干线”骨干网一期工程已完成现场勘察和规划设计工作】
国家量子通信网络“成渝干线”正在开工建设中，璧山骨干站是建设“成渝干线”重庆的起点。目前“成渝干线”骨干网及璧山量子城域网一期工程已完成现场勘察和规划设计工作，年内将为首批量子城域网政企试点提供量子城域网节点接入服务。（来源：C114通信网）
原文链接：
http://www.c114.com.cn/quantum/5285/a1147583.html
——国 际——
【IonQ公布捕获离子量子计算机的五年发展蓝图】
离子阱量子初创公司IonQ发布了该公司离子阱量子计算机未来五年发展路线规划图，计划在2023年之前，部署机架式模块化量子计算机，体积小，能够连通数据中心的网络。公司预计这一行动将为机器学习带来新的量子优势，并计划于2025年实现“广泛的量子优势”（broad quantum advantage），在多数问题上带来强优势。
IonQ最新发布的32量子比特系统中，包含22个算法量子比特，达到了99.9%的保真度。而根据其未来五年路线图，公司预计2023年实现29个算法量子比特的量子计算机，从而能够在机器学习中，树立量子优势。（来源：IonQ官网、TechCrunch网站）
原文链接：
https://ionq.com/posts/december-09-2020-scaling-quantum-computer-roadmap
【Nu Quantum利用单个光子的量子特性来创建下一代加密】
剑桥大学衍生公司Nu Quantum正在开发光量子硬件，将量子光学、新型材料与传统半导体相结合，用于量子通信、传感和量子计算。Nu Quantum已开始与英国电信（British Telecom，BT）、空中客车公司（Airbus）和其他合作伙伴，测试其组件的潜在用途。 其将于2022年推出其第一款产品——量子随机数发生器(Quantum Random Number Generator，QRNG），将利用单个光子的量子特性，生成真正随机的数字。（来源：WIRED网站）
原文链接：
https://www.wired.co.uk/article/nu-quantum
【Anyon Systems公司将交付加拿大第一台通用量子计算机】
12月15日，总部位于加拿大蒙特利尔的量子计算公司Anyon Systems 宣布，将为加拿大国防部国防研究与发展局（DRDC）交付加拿大第一台基于门的量子计算机。量子计算机将采用Anyon的育空（Yukon）一代超导量子处理器。以加拿大最西部地区命名的量子计算机将使DRDC的研究人员能够探索量子计算来解决他们感兴趣的问题。（来源：环球新闻网）
原文链接：
【工业级投资渗透，韩国LG集团参与SeeQC量子公司】
数字量子计算公司SeeQc宣布，韩国LG集团旗下的LG科技风投公司，将参与其2240美元（约合人民币1.5亿）的A轮融资。LG科技风投表示，对SeeQc量子计算平台的战略投资，是将量子计算带入LG全球工业投资的重要一步。LG科技风投相信，现在是量子技术商业化的关键时刻，他们将SeeQc量子计算平台视为应对下一代高价值技术挑战的真正可扩展的解决方案。（来源：The Quantum Daily网站）
原文链接：
四、科技前沿
——国 内——
【首次实现远距离自由空间MDI-QKD】
中科大、清华大学、上海微系统所等的联合研究团队首次实现了真实自由空间的远距离测量设备无关量子密钥分发实验。研究人员设计了自适应光学、高精度时钟同步和锁频等一系列技术来攻克大气湍流对极高精度双光子干涉的影响，实现了大气层内19.2公里的MDI-QKD实验，为实现基于卫星的测量装置无关方案走出了关键的一步。文章12月23日发表在期刊《Physics Review Letters》。
论文链接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.260503
【首次实现异地独立操控光子的空间不可区分性】
中科大、巴勒莫大学等的联合研究团队基于空间波函数本地操控技术和经典通信协同，设计了一套可以调控异地光子的波包空间分布不可区分性的实验装置，可以使无关的光子形成纠缠或提高纠缠品质。研究人员核验了空间不可区分性和纠缠品质的关联，并实现了有效的量子隐形传态。文章11月24日发表在期刊《Optics Letters》。
论文链接：
https://doi.org/10.1364/OL.401735
【基于不可信光源的量子随机数发生器】
中科大的研究人员对光源无关量子随机数发生器方案的探测漏洞（后脉冲、效率偏差、光源分布影响等）进行了分析和改良，通过重新计算条件最小熵和增加调制的方法提供了应对方案，并且将有限码长影响纳入考量，指出了后脉冲重要的影响。研究人员提出的方案简单有效，有助于实现超高速、安全可靠的量子随机数发生器。文章12月10日发表在期刊《NPJ Quantum Information》。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41534-020-00331-9
——国 际——
【容忍衰减的MDI-QKD方案】
光源编码相关的偏差可以随着传输衰减而放大，导致量子密钥分发的成码率或安全性下降，需要通过容忍衰减的分析方案来检测可能被攻击者利用的偏差。多伦多大学、新加坡国立大学的联合研究团队在容忍放大的BB84协议基础上，通过将处理方案等效为虚拟保护系统，将该方案拓展到了测量设备无关协议上，并且提出了具体的处理流程和最优化策略。文章12月9日发表在期刊《Physical Review A》。
论文链接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.102.062607
【基于连续变量方案的高效量子中继】
两个研究团队（1、约克大学；2、一桥大学、昆士兰大学）近日分别提出了基于连续变量的量子中继改进方案，改进后的中继方案具有高效纠缠提纯的能力，使得多级中继链路的容量在理论上将超过无中继量子通信链路（PLOB上限）。两个团队均使用了无噪声线性放大器方案增强了纠缠提纯。约克大学的研究人员还设计了连续变量量子存储的非理想模型并分析了在信道噪声、非理想存储和放大情况下的链路容量。文章分别于12月15日和11月30日发表在期刊《Physical Review A》。
论文链接：
https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.102.062412
https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.102.052425
【光谱可调的通信波段量子点单光子源】
柏林工业大学、佛罗茨瓦夫理工大学、德国联邦物理技术研究院的联合研究团队开发出了一种光谱可调的O波段量子点单光子源，可以为量子通信提供异地实现、光谱一致的单光子源。该量子点光源基于InGaAs工艺，使用金质薄层作为GaAs基底的压电伺服和宽谱背向反射。使用电子束溅射技术进行微纳加工，可以确定性地将筛选出的单个量子点集成到封装结构中。该光源的光谱调节能力并不影响光子数压缩，g⁽²⁾(0)达到2%~4%，光子发射功率精度达到4μV。文章12月1日发表在期刊《Applied Physics Letters》。
论文链接：
https://doi.org/10.1063/5.0030991
【可扩展的高效、确定性单光子源】
高保真度的光量子操控是分布式量子网络、光量子计算的关键要素，而可扩展的全同单光子光源是重要的前提。目前的主要技术挑战是克服噪声和退相干影响来实现苛刻要求的光量子制备效率和不可区分性。哥本哈根大学、鲁尔大学的联合研究团队利用芯片级平面微纳光学波导中集成的量子点，实现了接近完全不可区分、确定性的单光子源。该光源实现了光子长序列（超过100个光子）的不可区分性，并且光子产生速率达到每秒122M个（产生效率84%）。文章12月9日发表在期刊《Science Advances》。
论文链接：
https://doi.org/10.1126/sciadv.abc8268
附部分省市自治区《十四五规划与建议》原文链接：
重庆：http://www.cqrd.gov.cn/home/index/more/id/222336.html
山东：http://jnsti.jinan.gov.cn/art/2020/12/7/art_25456_4760882.html
辽宁：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
广西：http://www.gxjjw.gov.cn/staticpages/20201215/gxjjw5fd804d8-154102.shtml
广东：http://www.gd.gov.cn/gdywdt/gdyw/content/post_3152459.html
广州：http://www.gz.gov.cn/xw/gzyw/content/post_6981863.html
济南：http://www.jinan.gov.cn/art/2020/12/22/art_1862_4765439.html
武汉：http://www.wuhan.gov.cn/zwgk/xxgk/ghjh/zzqgh/202012/t20201230_1583823.shtml
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