2021年7月国内外量子科技进展
【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
【欧盟所有27个成员国携手共建量子通信基础设施】
7月28日，欧盟委员会宣布，爱尔兰已签署欧洲量子通信基础设施（EuroQCI）宣言，这意味着27个欧盟成员国全部承诺与欧盟委员会和欧洲航天局（ESA）合作建设EuroQCI——一个跨越整个欧盟的安全量子通信基础设施，以保障欧盟成员国之间的敏感通信和数据，保护关键基础设施。例如，通过提供基于量子密钥分发的服务，保护欧洲各国政府机构、市政当局和大使馆之间以及医院和电网等关键站点之间的数据传输。同时EuroQCI也是欧盟委员会目前正在规划的天基安全连接系统的一部分，预计到2027年使其功能全面。（来源：欧盟委员会官网）
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二、政策和战略
——国 内——
【工信部三年行动计划公布，点名加强量子通信等领域安全技术攻关】
7月12日，国家工信部对《网络安全产业高质量发展三年行动计划（2021-2023年）（征求意见稿）》进行公开征求意见。意见稿点名要加强量子通信、卫星互联网等领域安全技术攻关，发展创新安全技术。同时指出，到2023年，网络安全产业规模要超过2500亿元，年复合增长率超过15%。（来源：工信部网站）
原文链接：
http://www.miit.gov.cn/jgsj/waj/gzdt/art/2021/art_b5a98dfe82b24b60827cb44899008837.html
【网信办发布《数字中国发展报告（2020年）》，加强量子信息战略研究布局】
7月2日，国家互联网信息办公室发布《数字中国发展报告（2020年）》，提到量子信息领域新成果不断涌现，并指出量子计算机“九章”处理“高斯玻色取样”验证量子计算优越性。强调在全面推进“十四五”时期数字中国建设中，要加强量子信息等前沿领域的战略研究布局和技术融通创新。（来源：国家网信办）
原文链接：
http://www.cac.gov.cn/2021-06/28/c_1626464503226700.htm
【安徽出台多项政策支持量子科技发展，四举措打造量子信息科技创新策源地】
7月19日，安徽省政府办公厅印发《支持中国声谷创新发展若干政策》、《中国声谷创新发展三年行动计划（2021—2023年）》，提出鼓励量子芯片、量子通信与量子计算机操作系统等技术协同攻关，力争率先推动量子计算技术研发突破，并强调重点围绕智能语音、量子信息等关键核心原创技术，加大产品开发创新，研发更多量子保密通信融合产品。
同日，安徽省科技厅消息，安徽采取四项举措打造量子信息科技创新策源地，分别为加强科研攻关、加大有效投入、加速人才集聚和加力成果转化。
7月13日，安徽省司法厅公布《中国（安徽）自由贸易试验区条例（草案）》征求公众意见，《条例》（草案）提出聚焦量子信息等重点领域，在平台、机制等方面支持关键核心技术攻坚，支持量子测评、标准体系、产研融合等方面发展。（来源：安徽省人民政府、中国科技部、安徽省司法厅网站）
原文链接：
https://www.ah.gov.cn/public/1681/554020311.html
http://www.most.gov.cn/dfkj/ah/zxdt/202107/t20210719_175956.html
http://sft.ah.gov.cn/zhzx/tzgg/55763781.html
【山东印发“十四五”数字强省建设规划，推动量子信息产业加快发展】
7月21日，山东省人民政府印发《山东省“十四五”数字强省建设规划》，指出要加快布局量子计算、量子通信等前沿技术，开展量子通信等领域关键共性技术研究，并在量子科技等关键领域实施前瞻性、战略性重大科技项目，形成一批重大产业技术和产品。同时，要开展量子科技等新兴产业培育工程，支持济南量子技术研究院等机构建设，加快实施量子通信“齐鲁干线”项目，形成纵向贯通、横向扩展、接入便捷、应用丰富的天地一体量子通信网络。（来源：山东省人民政府网站）
原文链接：
http://www.shandong.gov.cn/art/2021/7/21/art_107861_113384.html
【上海市加大量子通信等技术集成应用研发及产业化力度】
7月1日，上海市人民政府办公厅印发《上海市先进制造业发展“十四五”规划》，提出加大5G通信模组、光通信、量子通信和卫星通信等下一代移动通信技术的集成应用研发及产业化力度。要加强未来产业引领，在下一代通信等领域前瞻布局面向未来的新兴产业，推动量子通信产业布局。（来源：上海市人民政府网站）
原文链接：
https://www.shanghai.gov.cn/nw12344/20210714/0a62ea7944d34f968ccbc49eec47dbca.html
【广州提出规划部署量子保密通信城域试验网】
7月2日，广州市政府常务会议审议通过《广州市建设国家数字经济创新发展试验区实施方案》，明确了6个方面的重点任务，其中包括前瞻布局量子通信网、卫星互联网等未来网络，规划部署量子保密通信城域试验网。开展传统数据中心整合改造提升工程，探索构建基于超导计算、量子计算等新型计算体系的算力基础设施。（来源：广州日报）
原文链接：
https://www.gzdaily.cn/amuzhangxiuwene/web/index.html#/detail/1606503
【天津出台制造业高质量发展“十四五”规划：积极布局量子科技】
7月1日，天津市人民政府办公厅印发《天津市制造业高质量发展“十四五”规划》，提出积极布局未来产业，以量子科技、无人驾驶等为重点，抢占产业创新发展先机。（来源：天津市人民政府网站）
原文链接：
http://www.tj.gov.cn/zwgk/szfwj/tjsrmzfbgt/202107/t20210701_5493059.html
——国 际——
【卢森堡卫星运营商SES牵头成立联盟，共建量子通信基础设施】
7月14日消息，卢森堡卫星运营商SES联合多家机构成立联盟，以设计并建立该国的量子通信基础设施（LuxQCI），抵御网络威胁。LuxQCI的主要功能之一是确保量子密钥分发（QKD）。通过卫星，QKD可以保护机密数据、电网、政府通信和数字交易，包括抵御量子计算机的攻击。LuxQCI项目由卢森堡国务部下辖媒体、电信和数字政策部协调，并得到了欧洲航天局和卢森堡航天局的支持。作为欧洲量子通信基础设施（EuroQCI）的一部分，LuxQCI还计划将其与其他欧洲QCI举措整合起来。（来源：helpnet security网站）
原文链接：
https://www.helpnetsecurity.com/2021/07/14/ses-consortium/
【加拿大将制定18亿元的国家量子战略，联合欧盟委员会就量子技术征集研究提案】
7月16日，加拿大政府宣布将制定国家量子战略并征集意见。根据此前公布的2021年财政预算，加拿大政府计划将在七年内投资3.6亿加元（约18亿元人民币），以启动其国家量子战略。目标是增强加拿大在量子研究方面的实力，发展其量子技术、公司和人才，并巩固加拿大在该领域的全球领导地位。
7月12日，加拿大自然科学和工程研究理事会（NSERC）宣布与欧盟委员会开展合作，计划在“欧洲地平线”计划下征集关于量子技术的研究提案，预计将涉及量子通信、计算、模拟和传感领域的各种量子技术挑战。双方将各自提供约400万欧元的资金支持联合研究项目。（来源：加拿⼤政府网、NSERC网站）
原文链接：
http://www.ic.gc.ca/eic/site/154.nsf/eng/00001.html
https://www.nserc-crsng.gc.ca/Media-Media/NewsDetail-DetailNouvelles_eng.asp?ID=1262/
【英国启动3.75亿英镑研究计划，支持量子计算等产业发展】
7月20日，英国财政部启动了一项3.75亿英镑的新计划，以推动对英国增长最快、创新和研发密集型公司的投资，为后疫情时代的英国经济助力。该计划将覆盖英国的生命科学、量子计算、清洁技术等产业，并加速突破性创新的部署，以解决一些社会面临的最大挑战。（来源：英国政府网站）
原文链接：
【美国为29个项目拨款7300万美元以推进量子信息科学研究】
7月23日，美国能源部宣布为其国家实验室和大学牵头的29个项目拨款7300万美元，用于推进量子信息科学研究，资助期为三年。这29个项目为其能源、经济和国家安全服务，将对用于开发下一代量子智能设备和量子计算技术所需的材料和化学过程开展研究。（来源：美国能源部网站）
报告链接：
【新西兰投入3675万美元支持量子技术发展】
从今年7月开始，新西兰政府将在未来七年半为奥塔哥大学的Dodd-Walls光子和量子技术中心提供3675万美元的资金，旨在通过该中心支持新西兰的相关产业，支持新技术的发展，为新西兰的教育计划提供相关信息。（来源：Stuff网站））
原文链接：
https://www.stuff.co.nz/science/300358358/aotearoa-leaps-into-the-second-quantum-revolution
三、产业进展
——国 内——
【阿里搭建量子随机数云平台并试用于阿里云全球业务】
7月16日消息，阿里巴巴研究团队搭建了一个由4款量子随机数发生器（分别由IDQ公司、MPD公司、国盾量子公司提供和阿里自研）组合成的量子随机数云平台，并试用于阿里云智能接入网关、蚂蚁金服的全球业务。在智能接入网关业务中，量子随机数通过TLS VPN传输到控制中心、阿里云网关和面向客户的智能接入网关，并通过自定义的AliVPN实现数据加密传输。这些VPN支持量子加密或PQC通信，密钥协商支持D-H公钥算法、PQC和QKD三种方式。在蚂蚁金服的CA中心、终端用户业务中也使用了相似措施。研究成果7月7日发表在《npj Quantum Information》。（来源：钛媒体）
原文链接：
https://www.tmtpost.com/nictation/5486229.html
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41534-021-00442-x
【国盾量子计算调控产品入选安徽省首台套重大技术装备】
7月13日，2021年第一批安徽省首台套重大技术装备名单公布，国盾量子24bit超导量子计算调控系统入选。该产品为超导量子计算实验测量综合一体机系统，实现了对国外同类产品的有效替代，为我国超导量子计算科技的发展奠定了重要基础。其2021版本超导量子计算调控系统已将比特数进⼀步提升至60+，相关技术还应用于62超导比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”，并在该系统上实现了可编程的二维量子行走。（来源：国盾量子官微））
原文链接：
https://mp.weixin.qq.com/s/XwZCXdOtEyg0wL1tKm9MJw
【中日韩联合立项“量子密钥分发网络协议框架”国际标准】
在7月举行的国际电信联盟ITU-T SG11报告人组会议上，日本国家信息与通信研究院（NICT）、韩国电子通信研究院（ETRI）和国盾量子联合立项《量子密钥分发网络 — 协议框架》国际标准项目，将对量子密钥分发（QKD）网络的密钥管理层、网络控制层和网络管理层涉及的信令要求和协议栈等进行总体规范。该国际标准的制定将为QKD网络部署设备的兼容互通提供有力的技术支撑。（来源：ITU-T官网）
原文链接：
https://www.itu.int/ITU-T/workprog/wp_item.aspx?isn=17167l
【百度量子平台全新升级】
7月10日，百度研究院量子计算研究所所长段润尧在WAIC 2021世界人工智能大会的AI开发者论坛上分享了百度量子计算的最新进展，目前百度已建成了以量脉、量桨、量易伏三大项目为主体的百度量子平台，并已全部进一步升级。
其中，量脉用于仿真超导量子芯片，是能够同时支持超导电路、离子阱、核磁共振三类量子硬件的量子控制平台。量桨升级后的运行效率平均提升20%，开发者们可以在量桨上进行人工智能、组合优化、量子化学方面的量子应用研发。量易伏是能够接入量子计算真机的云原生量子计算平台，提供从应用到真机的一站式量子计算服务。（来源：钛媒体）
原文链接：
https://www.tmtpost.com/nictation/5469379.html
【京东探索研究院：应尽早布局量子机器学习研究】
7月12日消息，京东探索研究院院长陶大程在接受采访时表示，当前国内外量子力学的研究发展非常快，考虑到算力、能耗等问题，有必要尽早对量子机器学习布置研究。目前，京东探索研究院已经从量子神经网络理论、量⼦隐私机器学习、量⼦机器学习+传统AI等研究方向进行探索，最终推进药物设计、金融分析、分子化学、量子信息、量子传感等领域的发展。（来源：界面新闻）
原文链接：
https://www.jiemian.com/article/6348317.html
——国 际——
【韩国电信KT开发Q-SDN用以监测和控制量子密码网络】
7月22日消息，韩国电信KT开发了一种量子软件定义网络（Q-SDN)，用它可以从总控中心监测和控制量子密码网络。如果对量子密码网络进行扩展，它还可以更容易地链接来自不同制造商的设备。KT表示，其Q-SDN技术采⽤开放的接口标准，以增加异构设备间的兼容性。该技术将被用于建立试点量子密码网络。（来源：Aju daily网站）
原文链接：
https://www.ajudaily.com/view/20210722112101016
【荷兰电信KPN计划在现有光纤上建立全荷兰的量子安全网络】
7月6日消息，荷兰电信KPN计划利用其现有的光纤基础设施建设一个全荷兰的量子安全电信网络，并希望将该网络扩展到比利时、法国和德国，作为迈向高度安全的欧洲网络的第一步。KPN使用测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）技术，在代尔夫特和海牙之间进行通信测试。目前试验节点之间的距离为150公里，其目标是在未来几个月内升级系统，达到250公里。（来源：Capacity Media网站）
原文链接：
【印度QNu Labs推出全新QKD系统和QRNG芯片】
近日，印度第⼀家提供商用量子安全产品的公司QNu Labs宣布推出分发距离超过100公里的量子密钥分发（QKD）系统和量子随机数发生器（QRNG）芯片Ikaria。QNu在其班加罗尔研发实验室演示了105公里距离上的差分相移量子密钥分发，每秒生成10-15个安全的AES密钥，演示中使用了由标准电信光纤组成的量子信道。QNu还推出了其QRNG芯片Ikaria，QNu利用了放射性衰变源的随机性，并在不引入任何偏差的情况下将其扩展到芯片上的应用。（来源：DQ India网站）
原文链接：
https://www.dqindia.com/qnu-labs-launches-new-qkd-system-qrng-chip/
【拉脱维亚国有运营商将进行量子网络研究】
7月12日消息，拉脱维亚国有运营商LVRTC与拉脱维亚大学数学与信息学研究院（LU MII）签署了合作备忘录，双方计划合作研发量子数据传输。此次合作，预计将利用LVRTC在首都里加以外的宽带光纤网络和数据中心的能力，建立一个50公里的量子数据传输网络试点。双方计划于一个月内在试点网络上测试量子密钥分发（QKD）技术。（来源：telecompaper网站）
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【美国量子计算公司QCI登陆纳斯达克资本市场】
7月15日，美国量子计算公司QCI正式登陆纳斯达克资本市场，并于当日开始交易。股票代码 QUBT，上市当日涨幅达20.7%。QCI 能够通过 Amazon 的 Braket 访问各种量子计算机，包括 D-Wave、IonQ 和 Rigetti，以及通过 IBM 云访问 IBM的 量子计算机。其旗舰软件产品Qatalyst是一个量子应用加速器，可以使企业以经济实惠的方式使用量子计算来解决供应链、物流、药物发现、网络安全和运输相关的关键任务问题。(来源：QCI网站、纳斯达克网站）
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https://www.nasdaq.com/market-activity/stocks/qubt
【日本第一台量子计算机开始运行】
7月26日，IBM和东京大学宣布，IBM Quantum System One量子计算机已在川崎企业孵化中心（KBIC）开始运行，旨在推进日本对量子科学、商业和教育的探索。这是继德国之后，IBM在美国之外安装的第二台量子计算机。此前有报道称，丰田、三菱化学和其他10家公司计划联合使用IBM专为商业用途设计的量子计算机，寻找量子计算机应用于工业用途的新方法，比如利用该系统开发新材料。（来源：美通社、日经新闻网）
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四、科技前沿
——国 内——
【量子随机数发生器基于光芯片实现18.8Gbps实时速率】
中国科大、浙江大学的研究人员成功研制了基于光芯片的高速随机数发生器。该随机数发生器采用真空态涨落方案，在5×3mm²的芯片上集成了一个多模干涉耦合器、两个可变光衰减器、四个耦合光栅、一个InGaAs homodyne探测器和一个高带宽跨导放大器，通过FPGA实现了2.5GSa/s的采样率和优化的Toeplitz hashing算法，从而实现了封装尺寸约18mm、实时速率达18.8Gbps的量子随机数发生器。成果7月29日发表于《Applied Physics Letters》。
论文链接：
https://doi.org/10.1063/5.0056027
【皮秒级时间分辨探测器支持毫米精度非视域成像实验】
中国科大的研究人员利用高时间分辨率的上转换单光子探测器实现了毫米级空间分辨精度的非视域成像实验。非视域成像的关键是探测障碍背后物体的漫反射光并且精确区分其传播路径，因此核心要求是足够高的探测灵敏度和时间分辨率。实验中实现的上转换单光子探测器时间分辨率达到1.4ps的极高水平，通过时间窗口滤除噪声后的暗计数达到5cps，结合延时扫描等措施实现了对63cm远障碍后目标的3D成像，轴向分辨精度达到180um，横向分辨精度达2mm。成果7月28日发表于《Physical Review Letters》。
论文链接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.053602
【室温原子系综之间的纠缠验证】
上海交大金贤敏团队的研究人员实验验证了室温条件下原子系综之间建立和存储一种“简化”纠缠的能力。该实验系统使用弱光激发原子系综进行自旋态写入，通过检测自发辐射的Stokes光子来预报式地判断激发成功（写入成功）；使用该方法对两个原子系综进行对称的操作，由于同时写入成功的概率极低，因此检测到一个Stokes光子并消除其路径信息即可预报两个原子系综之间的“激发-未激发”形式的简化纠缠。通过反向过程，即检测反Stokes光子读出被激发原子系综的状态，可以测量这种简化纠缠的保存情况。实验中将原子系综激发到大失谐的能级状态，验证了在100ns存储时间下，该状态仍然有效保持着相干性。成果于7月17日发表在《Optica》。
论文链接：
https://doi.org/10.1364/OPTICA.424599
——国 际——
【“强光限制器”保护量子通信系统免于攻击】
新加坡国立大学的研究人员设计实现了一种可以限制强光通过、但对弱光几乎没有影响的新型光模块，可用于保护量子通信系统免于强光相关的攻击，如木马、致盲攻击等。该模块的核心机制是利用了负热-光系数的材料（如丙烯酸）作为“散光”棱镜，其屈光率对光束导致的升温敏感，强光将会显著扩散从而大部分能量被后置的光圈拦截。通过调节“散光”棱镜的长度和光圈的大小能够设置该模块限制的光强，100mm棱镜长度和25um光圈孔径是限制通过的光强约-30dBm，该模块对强光限制的反应速度约300ms。该成果7月7日发表于《PRX Quantum》。
论文链接：
https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.030304
【通信波段波分复用量子网络的单光子变频】
澳大利亚Griffith大学的研究人员实验演示了一种便于网络集成的通信波段单光子变频方案，能够利用波分通道对单光子进行全波段变频，可用于实现光纤信号与窄带量子存储的适配，或者作为一种变频通信的转发手段。该方案利用了PPLN波导的二阶非线性作用，通过两阶段和频、差频光子生成实现可控波长的单光子变频且保持了原有的相干性，实验中实现了55%的转化效率，去除噪声后的HOM干涉对比度为84.5%。成果7月7日发表在《Physical Review Letters》。
论文链接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.023602
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