2021年12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
【我国量子计算成果入选国际物理学领域十项重大进展】
12月21日，美国物理学会旗下Physics网站公布2021年国际物理学领域十项重大进展，中国科大潘建伟院士团队等完成的“祖冲之二号”和“九章二号”量子计算优越性实验入选。
此外，12月20日，中央广播电视总台发布的2021年度国内十大科技新闻和国际十大科技新闻；12月26日，由科技日报社主办、部分两院院士和媒体人士共同评选出的2021年国内、国际十大科技新闻，“祖冲之二号”和“九章二号”同样登榜。
原文链接：
https://physics.aps.org/articles/v14/179
http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2021-12/27/content_1242028.shtml
http://news.cnr.cn/native/gd/20211220/t20211220_525692595.shtml
二、政策和战略
——国 内——
【《“十四五”国家信息化规划》发布，加强量子信息技术领域布局】
12月27日，中央网络安全和信息化委员会印发《“十四五”国家信息化规划》（下称《规划》）。《规划》提到，要探索建立面向未来的量子信息设施和试验环境；加强人工智能、量子信息等关键前沿领域的战略研究布局和技术融通创新，加强5G、量子技术等领域知识产权保护。
此外，《规划》确定了10项优先行动，其中“前沿数字技术突破行动”指出要超前布局量子通信、量子计算、量子传感技术研究，其行动目标包括：到2023年，人工智能、量子信息等前沿数字技术研发取得明显进展，在若干行业落地一批融合应用示范。（来源：国家互联网信息办公室网站）
原文链接：
http://www.cac.gov.cn/2021-12/27/c_1642205314518676.htm
【上海密集推出政策 布局量子技术、通信安全等领域】
12月21日，上海市发布《上海市建设网络安全产业创新高地行动计划（2021-2023年）》，提出推进云计算、大数据、人工智能、区块链、量子计算等新技术在网络安全领域融合应用；发挥上海市密码产业优势，开展后量子密码、同态密码、轻量级密码等理论研究，引导密码算法、密码协议、专用芯片、通信模块等关键技术突破和产品研制。
12月30日，上海市再次印发《上海市电子信息产业发展“十四五”规划》（下称《规划》）以及电子信息制造业、软件和信息服务业两个专项规划，提及量子计算、新一代信息技术与新一代安全技术等。《规划》提出，围绕下一代通信安全、数据安全、云计算安全等领域，开展拟态防御、可信计算、零信任安全、量子安全、安全智能编排等核心技术攻关和产业应用创新。（来源：上海市经信委网站）
原文链接：
http://sheitc.sh.gov.cn/xxfw/20211221/c773a412a7224b3e99b11c3a7ef0d63a.html
http://sheitc.sh.gov.cn/cyfz/20211230/99677f56ada245ac834e12bb3dd214a9.html
——国 际——
【美国量子信息科学研发预算4年近30亿美元】
12月，根据《国家量子倡议(NQI)法案》的要求，美国国家科学技术委员会量子信息科学子委会公布了NQI项目的第二份年度预算报告。报告显示，NQI法案通过后的4个财年，各机构报告的量子信息科学（QIS）研发的实际预算授权为2019财年4.49亿美元、2020财年6.72亿美元，2021财年已颁布的预算授权为7.93亿美元，而今年所请求的2022财年预算提高到了8.77亿美元。4年合计27.91亿美元，远超NQI法案最初计划的5年12亿美元。（来源：NQI网站）
报告链接：
https://www.quantum.gov/wp-content/uploads/2021/12/NQI-Annual-Report-FY2022.pdf
【欧洲量子网络系统架构联盟公布中期成果 QKD是量子网络安全研究的核心】
12月，欧洲量子网络系统架构(QSAFE)联盟公布了自己量子网络架构蓝图研究的中期成果，为欧洲量子通信基础设施(EuroQCI)的实施奠定了基础。QSAFE的联盟成员包括德国电信、西班牙电信、泰雷兹等，其将量子密钥分发（QKD）作为量子网络安全研究的核心，该研究旨在让量子安全技术发挥作用。
EuroQCI将通过在现有通信基础设施中集成基于量子的系统，来保护敏感数据和关键基础设施，为其提供基于量子物理学的额外安全层。EuroQCI将加强对欧洲政府机构、数据中心、医院、电网等的保护，成为未来几十年欧盟新网络安全战略的重要支柱之一。欧盟希望在2027年之前实现EuroQCI全面运行。（来源：Telecoms网站）
原文链接：
https://telecoms.com/512563/eu-inches-forward-with-quantum-network-security/
【德国为量子中继器项目提供3500万欧元资助】
12月13日消息，为实现可靠的远距离光纤量子通信网络，德国联邦教育和研究部(BMBF)将为联合研究项目QuantumRepeater.Link在未来三年内提供3500万欧元的资金。在该项目中，量子中继器的重要基础组件将被优化并集成到受保护的实验室环境之外的光纤测试网络中，其主要目标是证明基础的量子中继器系统可以在长达100公里的距离内成功运行。（来源：AZoOptics网站）
原文链接：
https://www.azooptics.com/News.aspx?newsID=27261
【荷兰将为量子基础科学拨款4200万欧元】
12月15日，Quantum Delta NL与荷兰研究委员会(NWO)合作发起量子研究项目征集。该项目征集将实施Quantum Delta NL计划的“研究与创新”行动路线。在七年时间里，Quantum Delta NL预计总共为该行动路线拨款4200万欧元，以加强和提升量子技术科学基础。（来源：Quantum Delta NL网站）
原文链接：
https://quantumdelta.nl/launch-first-call-for-daring-scientific-quantum-research/
三、产业进展
——国 内——
【总里程330公里，量子通信"成渝干线"全线贯通】
12月23日消息，由重庆国科量子通信网络有限公司（以下简称“重庆国科量子”）建设的国家广域量子保密通信“成渝干线”已全线贯通，干线总里程330公里，并通过量子卫星通信系统接入国家量子保密通信骨干网。目前，重庆国科量子正启动重庆通往武汉的"汉渝干线"建设，力争明年上半年贯通。届时，“成渝干线”将通过光纤量子线路实现与国家量子保密通信骨干网其他城域网络的互通，实现重庆和北京、上海、广州、杭州等重要城市跨域数据以及面向全球的跨境数据安全流通。
此外，在12月24日举办的郑州技术交易市场揭牌仪式上，河南国科量子还与郑州信大捷安、启迪科技签约了“量子行业应用ICT解决方案”项目。（来源：重庆日报、郑州日报）
原文链接：
https://wap.cqrb.cn/detail?classId=10&id=1156867
http://dzb.zzrbnews.com/news/17878
【中国通信标准化协会确定2022年量子标准建设工作重点，新立项13项标准研制工作】
12月22日-24日，中国通信标准化协会（CCSA）量子通信与信息技术特设任务组(ST7)第18次全会在线上召开。会议总结了2021年量子信息标准化工作进展及成果，提出2022年工作重点，指出ST7将继续加强量子通信与信息处理技术的标准体系建设，特别是在量子保密通信的应用融合、互联互通、安全测评等方面，加大标准化工作力度，尽快推出一批支撑行业发展、切实可行有效的技术标准。
会议期间，通过了2022年新立项项目，其中包括“量子密钥分发（QKD）网络 安全技术要求”、“基于BB84协议的量子密钥分发（QKD）用关键器件和模块 第4部分：诱骗态调制模块”等7项行标，“软件定义量子密钥分发网络技术要求”1项团标，“诱骗态QKD系统的直接调制脉冲激光器的特殊性能要求研究”等5项研究课题，共计13项，其中国盾量子（联合）牵头6项、参与6项。（来源：CCSA网站）
原文链接：
http://www.ccsa.org.cn/detail/4769?title=ST7第十八次全会确立2022年工作重点
【中国信通院发布2021《量子信息技术发展与应用研究报告》】
12月28日，中国信息通信研究院发布2021年版《量子信息技术发展与应用研究报告》，报告对量子信息技术发展的总体态势以及量子计算、量子通信和量子测量领域的研究与应用进展做了详尽的阐述，并对量子信息技术演进与应用前景做了相关展望。报告指出，量子信息技术是未来基础科学研究探索和信息技术产业升级的重点发展方向之一，已成为全球各国科技政策布局热点。（来源：中国信通院网站）
原文链接：
http://www.caict.ac.cn/kxyj/qwfb/bps/202112/t20211224_394517.htm
【中日联合推动QKD网络设备的兼容互通，4项“QKD网络接口协议”国际标准成功立项】
在12月举行的国际电信联盟ITU-T SG11组会议上，国盾量子、国科量子、中国信通院和日本国家信息与通信研究院（NICT）联合立项《QKD网络Ak接口协议》、《QKD网络Kq-1接口协议》、《QKD网络Kx接口协议》和《QKD网络Ck接口协议》4项国际标准项目，由国盾量子和日本NICT各牵头两个项目。
作为ITU-T FG-QIT4N（面向网络的量子信息技术焦点组）关于QKD网络协议研究工作的延续，这4个项目涉及QKD网络中密钥管理层相关的密钥输出、密钥获取、密钥中继、路由控制4个接口，将针对信令流程、消息格式和参数等制定具体的协议规范，为QKD网络设备的兼容互通提供有力的技术支撑，从而大力推动基于可信中继技术的实用化QKD网络的产业化发展。（来源：ITU-T官网）
原文链接：
https://www.itu.int/ITU-T/workprog/wp_item.aspx?isn=17310
https://www.itu.int/ITU-T/workprog/wp_item.aspx?isn=17311
https://www.itu.int/ITU-T/workprog/wp_item.aspx?isn=17312
https://www.itu.int/ITU-T/workprog/wp_item.aspx?isn=17313
【量子安全云智能印章及区块链印签验证平台正式发布】
在12月中旬举办的安徽科技大市场科技成果转化交易会上，安徽云玺科技、中国电信安徽分公司、中电信量子、天翼电子商务发布了联合研发的“量子安全云智能印章及区块链印签验证平台”。该印章内置的量子安全加密芯片，将印章使用时记录的信息通过量子技术加密，上传至区块链验证平台，用户登录验证平台并经过印章使用者授权后，即可便捷、准确地验证签章文件及印章的真伪。（来源：安徽网）
原文链接：
http://news.ahwang.cn/information/20211220/2321338.html
【中科院量子计算云平台上线量子计算硬件系统远程控制指令集】
12月3日消息，中科院量子信息与量子科技创新研究院量子计算云平台公开发布了用于量子计算物理系统远程调控的指令集QCIS，这意味着云平台将支持用户远程调用其开放接口，在真实量子计算原型机上进行“云端”量子编程实验，QCIS指令集是“祖冲之二号”的编译语言，此前为科研人员内部使用，这是首次对外开放。
未来，云平台将更新更多编译语言，进一步丰富QCIS指令功能，实现对硬件更为复杂的操作。国盾量子将为量子计算云平台接入更大规模的超导量子计算原型机提供硬件支持。（来源：中国新闻网）
原文链接：
https://m.chinanews.com/wap/detail/chs/zw/184438.shtml
——国 际——
【韩国电信公司开发出高速量子密码通信技术】
12月22日，韩国电信公司(KT)宣布开发出20kbps的高速量子密码通信技术，可同时向4,000台密码设备发送信息。同时，该公司还自主研发了高速单光子源产生模块和高速量子随机数互通接口。此次开发的技术和设备，为KT公司建立国防、金融和公共部门的国家安全体系，加强量子密码应用服务的开发合作提供了可能。（来源：Business Korea网站)
原文链接：
http://www.businesskorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=84568
【英国布里斯托大学领导建设量子数据中心】
11月26日消息，英国布里斯托大学智能互联网实验室将与业界合作开发量子数据中心。受英国研究与创新部门(UKRI)总投资1.7亿英镑的量子技术商业化挑战项目资助，该未来量子数据中心项目将于2022年初启动，旨在设计、开发和演示一种解决方案，将量子计算机集成到经典数据中心，并在数据中心环境中提供对量子计算机的大规模远程量子安全访问。该项目有望打破以往量子计算机与量子通信系统孤立运行的局面，演示未来业界应用。（来源：布里斯托大学网站）
原文链接：
https://www.bristol.ac.uk/news/2021/november/smart-internet-lab.html
【IQT报告：量子密钥分发市场将在2027年达到14亿美元】
12月，据Inside Quantum Technology新发布的一份报告显示，量子密钥分发(QKD)的全球市场规模将在2027年接近14亿美元，到2030年将达到约34亿美元。该报告包含各主要应用领域QKD市场的十年预测，包括政府、金融、电信等。并列举了相关重要QKD供应商的战略概况。值得一提的是，本次报告还介绍了包含中国国家QKD网络在内的国际主要QKD网络情况。
该报告还输出了以下观点：QKD芯片的即将实现将大幅拓展QKD的潜在市场；QKD相关的标准化工作正在取得成果，新的QKD应用和测试平台正在出现；QKD的目标市场将随着价格下降而扩大。（来源：IQT网站）
原文链接：
【弗劳恩霍夫协会和QuTech联合支持量子互联网研究】
12月14日，德国弗劳恩霍夫协会和荷兰研究中心QuTech签署了一份密切合作的谅解备忘录。在长期战略合作中，双方将在量子互联网的开发和知识转化方面进行结构性合作。双方旨在发起和促进更广泛的科学合作，推出新的原型机和试验台，在面向应用的研究中更好地联合使用专门知识，并完成产业转化。（来源：弗劳恩霍夫网站）
原文链接：
【发挥各自软硬件优势，两大国际量子计算企业合并成立新公司】
11月30日，量子软件开发公司——剑桥量子公司(CQ)和量子硬件开发公司——霍尼韦尔量子解决方案公司(HQS)宣布已完成企业合并，成立名为Quantinuum的新公司。Quantinuum旨在以与平台无关的方式加速量子计算发展和量子技术创新，为经典计算机无法解决的一些最棘手问题提供量子解决方案。霍尼韦尔目前是Quantinuum的最大股东，持有约54%的股权，并已向新公司投资3亿美元确保其初期发展。（来源：Quantinuum网站)
原文链接：
https://www.quantinuum.com/pressrelease/introducing-quantinuum
四、科技前沿
——国 内——
【通信光子-多模固态量子存储纠缠多体纠缠态的自测试方法】
中国科学技术大学、美国马里兰大学的研究人员提出并首次演示了多体纠缠态的自测试方案。量子态自测试是设备无关、只需校验输入-输出的测试方法，相对于tomography、witness类型的方案更可靠有效，但目前仅实现两体纠缠态的测试。新的方案基于稳定子构造了新的Bell不等式，并在GHZ、线性簇态两种四粒子纠缠态上完成了噪声条件下的实验验证。成果12月3日发表于《Physical Review Letters》。
论文链接：
https://doi.org/10.1103/physrevlett.127.230503
【广播式的CV-QKD下行接入网】
北京邮电大学、北京大学和西南通信所的研究人员提出了一对多广播情况下的CV-QKD渐近安全证明，构造了只需被动分光器件即可一对多连接、可以与ONU接入网体制兼容的QKD下行接入网方案，数值模拟表明该方案可以支持多达64个终端接入。成果12月21日发表于《Physical Review Applied》。
论文链接：
https://doi.org/10.1103/physrevlett.127.230503
【多光子态双场QKD】
中国科学技术大学、西南通信所和密码国家重点实验室的研究人员改进了发送-不发生性双场QKD方案，证明了干涉多光子态也可用于该方案的密钥分发，从而提高了方案的成码率效率。成果12月27日发表于《Physical Review A》。
论文链接：
https://doi.org/10.1103/physreva.104.062441
——国 际——
【基于原子阵列的高效量子互联节点方案】
美国伊利诺斯大学的研究人员提出了一种连接量子计算处理器原子阵列和通信波段光子的平台方案。该方案中，光腔中的大规模原子阵列替代单个原子，有效消除双向通信的负面影响，并且将两节点之间的纠缠效率提高了两个数量级。数值模拟表明，该平台方案可以支持1500km级的中继纠缠分发，在城域范围内可以分发超过25对Bell纠缠对。成果12月3日发表于《Physical Review Research》。
论文链接：
https://doi.org/10.1103/physrevresearch.3.043154
【氮化硅室温单光子源】
美国普渡大学、橡树岭国家实验室等的研究人员实现了一种氮化硅薄膜结构的单光子源，表征单光子属性的二阶关联因子g⁽²⁾(0)在室温下小于0.2，发光效率大于每秒10⁵个。该光源可以芯片化，用于构造可扩展的、直接输出单光子源。成果12月10日发表于《Science Advances》。
论文链接：
https://doi.org/10.1126/sciadv.abj0627
【微波量子隐形传态】
德国WMI研究所、慕尼黑工业大学、东京大学等的研究人员首次实验演示了的微波量子隐形传态。该实验使用双模挤压相干态和模拟前馈方案，实现了相干微波传态距离0.42米，保真度0.689。微波量子隐形传态可用于量子计算机超导线路的交互，是全量子通信路线的重要组成。成果12月22日发表于《Science Advances》。
论文链接：
https://doi.org/10.1126/sciadv.abk0891
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