2021年2月国内外量子科技进展（总第19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
【ETSI量子安全密码技术大会成功召开】
欧洲电信标准化协会（ETSI）的量子安全密码技术大会于2021年2月18日-19日在线上召开。中国的张强教授、向宏教授、戚巍博士、马彰超副教授、石竑松博士出席会议并做相关主题演讲。
上半场由各国专家介绍亚洲、北美和欧洲地区（包括中国、日本、俄罗斯、加拿大、美国、英国、德国和瑞士等国）在量子信息科技、量子安全、后量子密码（PQC）以及量子密钥分发（QKD）解决方案等领域的最新进展。下半场聚焦各国量子安全产业一个极为重要的领域：产业标准动态，全面介绍了全世界范围内量子安全密码标准化组织（包括ETSI、ITU-T、ISO/IEC、IETF、NIST、CCSA、CSTC等）在QKD及PQC相关方面的最新动向。（来源：ETSI网站、量子计算最前沿官微）
原文链接：
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、战略和政策
——国 内——
【多地区发布2021年政府工作报告，瞄准、布局量子科技产业】
河南、江西、广东、辽宁、安徽、山东、河北等省两会期间，陆续发布2021年政府工作报告，报告中各省明确指出支持在2021年布局发展量子科技产业。（来源：各省人民政府网站、南方日报、河北新闻网）
原文链接见文末：
【安徽打造“量子中心”，并在科技重大专项中首设“量子信息技术”领域】
2月初，安徽省政府印发《中国（安徽）自由贸易试验区专项推进行动计划方案》（下称《方案》），《方案》中有5处明确支持量子信息发展，支持其产业化、技术研发等。再一次提到：支持建设量子信息创新成果策源地和产业发展集聚区，在技术源头、技术溢出和产业孵化、产业扩增等环节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”。
安徽省科技厅于近日启动2021年安徽省科技重大专项项目申报工作，首次在技术攻关项目中新增设立“量子信息技术”领域，重点支持量子科技企业攻克关键核心技术，并引导量子科技企业与高校、科研院所开展产学研合作。（来源：安徽省人民政府网站、安徽省科技厅官微）
原文链接：
http://www.ah.gov.cn/public/1681/553954661.html
https://mp.weixin.qq.com/s/g_hHbVCt93WKYJdnJceM-g
【济南贯彻落实强省会战略，实施量子科技等“未来产业引领”计划】
2月19日，济南市印发《中共济南市委济南市人民政府关于贯彻落实强省会战略的实施意见》，指出要“实施‘未来产业引领’计划，重点突破量子科技、区块链、空天信息等前沿技术创新领域，率先打造未来产业先导区”。进一步提出“量子科技、空天信息、集成电路、新能源等战略性新兴产业规模发展”的奋斗目标。（来源：济南市人民政府网站）
原文链接：
http://www.jinan.gov.cn/art/2021/2/20/art_1812_4769643.html
【深圳提出加快推进深圳湾实验室、量子信息领域实验室建设】
2月20日召开的深圳市推进粤港澳大湾区建设领导小组会议，审议通过了《深圳市推进粤港澳大湾区建设2021年工作要点》（以下简称《工作要点》）。其中，《工作要点》提出加强广深港澳科技创新走廊沿线创新载体建设，加快推进深圳湾实验室、量子信息领域实验室建设，推动人工智能与数字经济广东省实验室落地建设。（来源：深圳政府在线）
原文链接：
http://www.sz.gov.cn/cn/xxgk/zfxxgj/bmdt/content/post_8564867.html
【国家科技部资助香港科大1758万元用于量子项目研究】
香港科技大学（港科大）物理学系量子材料中心团队在中国科技部“量子调控与量子信息”重点专项中牵头的研究项目“转角石墨烯及其他摩尔超晶格材料的奇异物性研究”近日获科技部拨批共1758万元人民币的经费，这是全香港首个、亦是目前香港唯一一个获国家直接资助的重大量子研究科研项目。（来源：科学网）
原文链接：
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/1/452560.shtm
——国 际——
【欧盟委员会启动有关基于量子加密的天基全球安全通信系统等三项旗舰项目】
据欧盟委员会官网2月22日消息，欧盟委员会发布《关于民用、国防和航天工业协同发展的行动计划》，旨在进一步加强欧盟工业在这些领域的技术优势和工业基础，以充分利用欧洲相关资金，促进云计算、处理器、网络安全、量子、人工智能等技术在民用、国防和航天工业间发挥协同作用。该计划将启动三个旗舰项目，其中包括基于量子加密的天基全球安全通信系统，旨在基于量子加密，为欧洲每个人建立弹性且高速的安全连接。（来源：欧盟委员会网站）
原文链接：
https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_21_651
报告连接：
https://ec.europa.eu/info/sites/info/files/action_plan_on_synergies_en.pdf
【奥地利正在构建量子互联网】
奥地利将建立一个奥地利范围内的“奥地利量子光纤网络”（AQUnet），用于交换量子信息并进行精确测量。维也纳工业大学宣布，研究促进局FFG将为该项目提供280万欧元的资金。项目将于2021年5月开始，为期五年。合作伙伴包括维也纳工业大学、维也纳大学、因斯布鲁克大学以及联邦计量与测量局（BEV）。（来源：维也纳工业大学官网）
原文链接：
https://www.tuwien.at/tu-wien/aktuelles/news/news/das-oesterreichische-quanten-internet
【伊朗启动第三阶段量子密钥分发测试】
据伊朗独立媒体IFP（Iran Front Page）报道，伊朗已启动量子密钥分发（QKD）的第三阶段测试。出席启动仪式的伊朗原子能组织（AEOI）负责人Ali Akbar Salehi表示量子技术非常重要，他们在2016年启动了相关工作，并于2020年6月在AEOI实现了距离300米、成码率为117bps的量子密钥分发实验，该项目的下一阶段实验将在相距7公里的阿扎迪塔和默德塔（德黑兰的两个主要地标）之间进行，并进一步计划由无人机和热气球在更高更远的距离之间实现数据传输。（来源：IFP网站）
原文链接：
https://ifpnews.com/iran-launches-phase-three-of-tests-on-quantum-key-distribution
【印度首次完成自由空间量子密钥分发】
来自印度拉曼研究所（Raman Research Institute, RRI）利用卫星技术开展的量子实验项目（QuEST）实验室中的相关研究者，近日演示了利用大气信道在两座建筑物之间实现量子密钥分发（QKD）。研究者声称这是印度第一个基于自由空间的量子密钥分发实验，这一突破将有可能彻底改变银行和国防等关键领域的网络安全。（来源：analytics india magazine网站）
原文链接：
【加拿大国防专家制定量子科学与技术战略】
加拿大国防部和加拿大武装部队（DND / CAF）近期发布了《量子科学与技术（S&T）战略》报告，这是联邦政府的第一个量子科学与技术战略。该计划旨在增强DND / CAF预测量子技术预期破坏的能力，利用前沿科学并适应量子创新的能力。DND/CAF将致力于将创新从实验室转移到CAF成员手中，以完成他们的使命。它还将建立国内和全球伙伴关系，以促进量子技术的国防利益的实现，为在新兴的量子科学领域推进加拿大的国防安全和保障利益指明了道路。（来源：TQD 网站）
原文链接：
https://thequantumdaily.com/2021/02/08/canadas-defense-experts-plot-out-quantum-technology-strategy/
报告链接：
static/file/DGM-61120-DD8_DNDCAF_QuantumSTStrategy_EN_v3.pdf
【欧盟量子旗舰计划启动了一个硅自旋量子比特项目】
欧盟量子旗舰计划（EU Quantum Flagship Program）启动了一个硅自旋量子比特项目，目标是扩展硅量子技术，该项目命名为QLSI（量子大规模硅基集成）。这个由CEA LeTi协调的项目为期四年，将为欧盟工业级的半导体量子处理器奠定基础，并将使得欧洲成为量子计算的全球领导者。该项目将重点展示自旋量子比特是能够用于大规模扩展的领先平台。（来源：QuTech网站）
原文链接：
三、产业进展
——国 内——
【国内首个量子计算云平台全面升级】
中国科学院量子信息与量子科技创新研究院（上海）联手济南量子技术研究院和科大国盾量子技术股份有限公司，对量子计算云平台进行了全面升级。在维持原有12比特超导量子计算机原型机的基础上，预留了更多比特的超导量子计算原型机的接口，还增加了光量子计算机“九章”的实验操作申请。（来源：量子计算云平台官网）
量子计算云平台链接：
http://quantumcomputer.ac.cn/Home
【本源量子发布量子计算机操作系统】
2月8日，量子计算初创公司本源量子宣布，发布具有自主知识产权的量子计算机操作系统“本源司南”。2月10日其官微确认上线“本源悟源2号”。（来源：本源量子官微）
原文链接：
https://mp.weixin.qq.com/s/HI4M9zEUIMM_PiOgqxl2SQ
【腾讯量子实验室与健康元研究院达成战略合作】
2月1日，腾讯量子实验室与健康元研究院签署战略合作协议，双方将共同推进量子计算+人工智能在微生物合成生物学研究及相关药物研究领域的应用，推动医药研发技术的发展和进步。（来源：腾讯科技）
原文链接：
https://view.inews.qq.com/a/TEC2021020300808300
【华为2021量子计算黑客松全国大赛启动报名】
本月，华为与上海大学、南方科技大学联合举办的2021量子计算黑客松全国大赛开始报名，报名截止日期为3月15日。主要面向对量子计算感兴趣，具备一定量子计算、量子化学、机器学习等背景知识的本科及研究生，选手可自行组队，每队不超过3人。大赛的两道试题分别涉及量子化学模拟和单量子比特门编译方面。（来源：华为云）
原文链接：
https://competition.huaweicloud.com/information/1000041373/introduction
——国 际——
【微软量子计算重大突破或是“误会” 时隔三年仍未找到马约拉纳粒子】
近期，微软雇员兼荷兰物理学家Leo Kouwenhoven及其合作者表示：2018年他们并未观测到马约拉纳费米子，当时在《Nature》发表的原始论文将以“技术错误”为由被撤回。此前，微软一直希望利用马约拉纳粒子发展拓扑量子计算，而此次“撤稿”被认为是微软拓扑量子遭遇的重创。（来源：Wired 网站）
原文链接：
https://www.wired.com/story/microsoft-win-quantum-computing-error/
论文及说明链接：
https://arxiv.org/abs/2101.11456
【ADVA、IDQ等欧洲公司联合完成城域网络基于QKD的量子安全传输试验】
英国光纤网络服务提供商Colt利用欧洲光传输设备公司ADVA采用Layer 1加密技术的FSP 3000平台成功地进行了量子安全传输的现场试验，瑞士公司IDQ为该试验提供了量子密钥分发（QKD）技术服务。此次试验演示基于Colt在法兰克福部署的城域网络，展现了企业客户如何实现安全的云访问，并长期有力地保护敏感数据。（来源：IDQ官网）
原文链接：
【意大利ICT服务公司Italtel测试量子安全网络】
意大利ICT服务公司Italtel表示，其已与TOP-IX财团和CSI Piemonte制定合作协议，在意大利北部皮埃蒙特地区测试其量子安全网络（QSN）产品的首个原型机。QSN是Italtel基于量子密钥分发（QKD）技术开发的一款产品，旨在通过尽可能高的加密级别来增强通信网络传输信息的安全性。 Italtel表示，此次合作的目的是确定其QSN产品插入TOP-IX网络的要求和方法。（来源： Italtel官网）
原文链接：
https://www.italtel.com/quantum-technology-makes-data-and-services-safer/
【韩国国防公司LIG Nex1将与韩国科学技术院开展量子技术研究】
韩国国防公司LIG Nex1与一所国立研究型大学合作，以确保未来基于量子技术的国防能力，量子技术可能对安全产生重大影响，涉及从极其安全的通信到更好地探测飞机和潜艇的方方面面。
LIG Nex1表示，该公司已与韩国科学技术院（KAIST）签署谅解备忘录，就量子计算、量子密码和量子成像等方面开展联合研究。其中，量子密码已经成为保护关键信息的重要安全解决方案。（来源：Aju Daily网站）
原文链接：
https://www.ajudaily.com/view/20210202112059740
【IBM公开新的量子软件路线图】
2月4日，IBM发布了其量子软件发展路线图，其中包括通过使量子电路加速100倍，大幅提高量子应用速度。结合其去年发布的量子硬件线路图，更加清晰地展现其量子计算的发展规划。希望借助硬件提升并借助开源社区的力量，尽快普及量子技术。根据IBM公布的发展路线图，预计到2023年Condor系统的量子比特数将增加到1121个，2026年或实现百万级量子比特量子计算。（来源：IBM官网）
原文链接：
https://www.ibm.com/blogs/research/2021/02/quantum-development-roadmap/
四、科技前沿
——国 内——
【实验演示量子中继的可扩展性】
清华大学的研究团队演示了基于长时间的量子存储增强量子中继的扩展性。实验中使用了两个存储时间为数十毫秒的原子系综量子存储器，通过执行按需纠缠交换实现了两个量子中继器的有效连接。增强的量子存储加快了纠缠连接率，提升了纠缠扩展性。该成果2月25日发表在《Nature Photonics》。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41566-021-00764-4
【实验演示长距离空-水量子密钥分发】
上海交通大学和中国科学技术大学的联合研究团队实验演示了容忍高传输损耗的空-水诱骗态量子密钥分发，且量子比特误码率始终控制在小于2.5%。实验结果显示系统容忍的信道损耗比之前实验提高1个量级，即便在Jerlov III型的沿海海水中，量子密钥分发的传输距离也可达30m，相当于345m长的Jerlov I型干净海水，向实用化的空-海安全通信迈出关键一步。该成果2月24日发表在《Physical Review Applied》。
论文链接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevApplied.15.024060
【首次实验演示器件无关的量子随机性拓展】
中国科学技术大学的研究人员首次实验演示了器件无关的量子随机数拓展，将4.39×10^8比特的熵源拓展为5.47×10^8的量子安全随机数，总体公正性错误率为4.6×10^10。随机性拓展是经典信息中无法实现的任务，该实验加深了人们对随机性的认识，为随机数量子验证的实用化奠定了基础。该成果2月4日发表在《Physical Review Letters》。
论文链接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.126.050503
【非对称信道的PM-QKD研究】
中国人民解放军信息工程大学和中国科学技术大学的联合研究团队开展了非对称信道对PM-QKD性能影响的研究，考虑了有限码长、不稳定光源等实际条件，研究结果显示优化强度是补偿信道非对称的最好方法。且数值模拟显示有限码效应和统计波动对非对称PM-QKD的成码率有很大影响。该研究成果2月5日发表在《Journal of the Optical Society of America B》。
论文链接：
http://josab.osa.org/abstract.cfm?URI=josab-38-3-724
【基金委主办英文刊Fundamental Research第1期发布“量子信息与量子计算”专题文章】
由国家自然科学基金委员会主办的英文期刊Fundamental Research第一期上线，本期文章专题为“量子信息与量子计算”，专题主编为郝跃和龙桂鲁，院士作者包括龚旗煌、郝跃、孙昌璞、潘建伟和郭光灿。（来源：ScienceDirect网站）
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/journal/fundamental-research/vol/1/issue/1
——国 际——
【首次实现确定性多量子比特纠缠】
美国芝加哥大学和阿贡实验室研究人员利用超导同轴电缆提高量子态传输保真度，演示了由一米长超导电缆连接两个超导量子节点构建的确定性纠缠分发量子网络。量子态在节点间传输的保真度为0.911，三量子比特GHZ态确定性传输的保真度为0.656。利用该系统也确定性地制备了分布式的双节点、六量子比特GHZ态，保真度为0.722，显著高于多体纠缠的判定阈值1/2。研究结果表明这种架构可以用来实现多个超导量子处理器的相干连接，为构建大规模量子计算机提供了一种模块化的方法。该成果2月24日发表在《Nature》。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41586-021-03288-7
【首次实现集成超导探测器的QKD接收终端芯片】
德国蒙斯特大学的研究人员研制了首个集成单光子探测器的量子密钥分发接收端芯片，超导纳米线单光子探测器（SNSPD）以及多种时间编码所需各种光路都集成在一个氮化硅芯片上。波导集成的SNSPD相比传统的SNSPD具有更低死时间和暗计数率。在QKD实验演示中，时钟频率2.6GHz、信道衰减2.5dB条件下系统的密钥生成率达2.5Mbit/s，且探测器尚未饱和。该接收端芯片使用了宽带3D聚合物耦合器，可在电信波段的较宽波长范围运行，可支持高度并行的波分复用应用。该成果2月23日发表在《npj Quantum Information》。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41534-021-00373-7
【密集波分经典信道上的子载波QKD演示】
俄罗斯伊特莫大学和Quant-telecom的研究人员研究了子载波（subcarrier-wave）QKD在单模光纤密集波分复用经典信道上的工作性能，给出了在自发拉曼散射噪声条件下估算量子比特误码率和安全密钥生成率的数学模型。研究考虑了连续波和脉冲两种机制的子载波QKD方案，并基于经典波分复用的接收端灵敏度分析系统性能。研究结果表明脉冲机制下系统能够实现更高的安全密钥生成率和更远传输距离。该成果1月29日发表在《Journal of the Optical Society of America B》。
论文链接：
http://josab.osa.org/abstract.cfm?URI=josab-38-2-595
【可实时验证的量子随机数发生器】
日本NTT公司研究人员演示了一种低延迟、可实时验证量子随机数发生器。研究中对于弱相干光脉冲测量和非等臂M-Z干涉仪方案的随机数发生器，提出了一种高效的安全性分析方法，考虑了制备和测量设备都不完美的条件。该设备每0.12s可生成8192个随机比特且可验证抗所有量子攻击，失败率约束为2^-64，具备极高的安全性。该成果2月24日发表在《Nature Communications》。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-021-21069-8
【双场QKD的紧致有限码长分析】
英国利兹大学、西班牙维戈大学和日本NTT公司的联合研究团队将TF-QKD协议的安全性分析拓展到了有限码长条件下，分析表明在10^10量级的信号量下TF-QKD性能可超过点对点QKD方案，并且该分析方法在多种实际情况中较其他方案可给出更高的成码率。该方法中开发的一些技术也可应用于其他QKD协议的有限码长分析。该成果2月5日发表在《npj Quantum Information》。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41534-020-00345-3
附部分省市2021年政府工作报告链接：
河南省：https://www.henan.gov.cn/2021/01-25/2084704.html
江西省：http://www.jiangxi.gov.cn/art/2021/2/8/art_392_3189321.html
安徽省：http://www.ah.gov.cn/public/1681/553953381.html
山东省：http://www.shandong.gov.cn/art/2021/2/7/art_101626_399212.html
河北省：http://hebei.hebnews.cn/2021-02/20/content_8372290.htm
广东省：http://news.southcn.com/gd/content/2021-01/28/content_192037869.htm
辽宁省：http://www.ln.gov.cn/zwgkx/zfwj/szfwj/zfwj2011_148487/202102/t20210220_4085991.html
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