【国盾资讯】2020年8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。
本期头条
【中国团队完成高性能MDI-QKD芯片化终端量子网络原理性验证】
中国科学技术大学潘建伟、徐飞虎等组成的研究团队，联合国盾量子、中科院上海微系统所等相关团队，共同搭建了一种新型的量子密钥分发系统，使得低成本、高速率以及安全的量子通信网络成为可能。文章演示了一套高速、集成芯片化的测量设备无关量子密钥分发（MDI-QKD）系统：集成光子芯片和MDI-QKD的结合构造了一种基于中继节点的量子接入网组网结构。
在该网络结构中，每个用户只需要一个小型化和低成本的发射端芯片，而中心的中继节点拥有复杂的量子测量系统并可共享给所有用户。在实验中，硅光子芯片器件面积只有4.8×3毫米，包含了QKD所需的所有光学调制组件，同时它基于与智能手机和计算机芯片相同的半导体技术。该MDI-QKD系统达到了创纪录的1.25 GHz重复频率，其速率和成码率超过此前文献报道的所有MDI-QKD实验。文章表示，该系统开辟了一个新的途径来实现低成本、可扩展、安全的量子通信网络，高速的芯片化装置将进一步推动QKD的广泛实用化。原文于8月10日发表在国际刊物 《Physical Review X》上。
文章链接：
https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.10.031030
政策和战略
/ 国 内 /
【中国禁止限制出口技术目录更新，含量子密码技术】
8月28日，商务部、科技部调整发布《中国禁止出口限制出口技术目录》（商务部 科技部公告2020年第38号，以下简称《目录》），其中在“计算机服务业”技术条目，新增“密码安全技术（编号：186103X），控制要点：量子密码技术（量子密码实现方法、量子密码的传输技术、量子密码网络、量子密码工程实现技术）”。
本次《目录》共涉及53项技术条目：一是删除了4项禁止出口的技术条目；二是删除5项限制出口的技术条目；三是新增23项限制出口的技术条目；四是对21项技术条目的控制要点和技术参数进行了修改。根据《中华人民共和国技术进出口管理条例》，凡是涉及向境外转移技术，无论是采用贸易还是投资或是其他方式，均要严格遵守《中华人民共和国技术进出口管理条例》的规定，其中限制类技术出口必须到省级商务主管部门申请技术出口许可，获得批准后方可对外进行实质性谈判，签订技术出口合同。（来源：商务部官网）
原文链接：
http://www.mofcom.gov.cn/article/news/202008/20200802996694.shtml
【合肥发布“新基建”方案：扩大量子通信网络体系覆盖范围】
合肥市人民政府8月19日发布《合肥市推进新型基础设施建设实施方案（2020—2022年）》（下简称“方案”），《方案》显示：合肥要构建国内先进的信息基础设施网络，其主要任务包括：“支持通信运营商、量子通信企业及科研机构开展合作，扩大量子通信网络体系覆盖范围。依托“墨子号”卫星、“京沪干线”，灵活运用星路链接、光纤链接等模式，加快建设城域网，拓展建立城际网，探索部署洲际网，逐步构建覆盖全球的量子通信网络。同步开展量子通信标准制定、网络建设运营及试点应用等工作，形成具有国际影响力的量子通信生态圈和示范高地。
在应用研究和新兴产业融合发展上，合肥“新基建”方案提出要“围绕量子信息产业，推进量子信息产品生产制造平台、量子信息公共服务平台建设”；同时，合肥强调将“创新基础设施催生未来产业”，“鼓励龙头企业以重大创新成果产业化应用为重点，通过专利授权、战略投资、合作开发等方式，打造高能级未来产业发展生态，加快培育量子信息、未来网络等未来产业”。为保障上述目标达成，合肥将“以5G通信基础设施专项规划和产业发展规划为统领，加快编制量子信息等未来网络规划，实现全市5G基站、量子通信建设规划统筹”。（来源：合肥市政府网站）
原文链接：
http://www.hefei.gov.cn/xxgk/zcwj/szfwj/105339751.html
/ 国 际 /
【美国加码量子信息科学研发投入，2021财年支出有望超9亿美元，未来将建5个量子信息科学研究中心】
近日，白宫科技政策办公室（OSTP）发布了一份报告，对2020-2021财年在非国防类人工智能（AI）以及量子信息科学（QIS）方面的研发投入进行了总结。报告显示，在非国防类AI方面，2021财年的预算请求超过15亿美元，相比2020财年11.18亿美元的实际支出增长了约34%。在QIS方面，2021财年的预算请求为6.99亿美元，相比2020财年4.35亿美元的预算请求增长了约60%，如果按2020财年5.79亿美元的实际支出来估算（相比预算请求增长了约30%），美国2021财年在量子信息科学研发上的实际支出有望超过9亿美元。
此外，白宫科技政策办公室（OSTP）还在8月26日和国家科学基金会（NSF）和能源部（DOE）宣布，将在全国范围内建立5个量子信息科学（QIS）研究中心和7个人工智能（AI）研究所。5年内将分别向这5个QIS研究中心和7个AI研究所投入9.65亿美元和1.4亿美元。其中，5个QIS研究中心将分别由隶属于DOE的五个国家实验室（阿贡国家实验室、布鲁克海文国家实验室、费米国家实验室、橡树岭国家实验室和劳伦斯伯克利国家实验室）领导，其主要的研究课题包括量子网络、量子传感、量子计算和量子材料制造。（来源：白宫官网、DOE官网）
原文链接：
https://www.energy.gov/articles/white-house-office-technology-policy-national-science-foundation-and-department-energy
https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2017/12/Artificial-Intelligence-Quantum-Information-Science-R-D-Summary-August-2020.pdf
【美国亚利桑那大学获2600万美元拨款，牵头组建量子网络中心】
美国亚利桑那大学近日宣称，将从国家科学基金会（NSF）获得一笔5年2600万美元的初始拨款，以及另外5年2460万美元的选项 ，用于牵头组建一个新的NSF工程研究中心——量子网络中心（CQN），其核心合作伙伴包括哈佛大学、麻省理工学院和耶鲁大学。该量子网络中心的目标是为量子互联网奠定基础，其将创建一个多功能量子网络试验台，并将该试验台作为国家资源提供，以验证系统性能并促进科学界和工业界的创新。量子互联网将彻底改变人类计算、交流和感知世界的方式，在科学、技术、法律、政策、社会、经济、文化、教育等多个方面产生影响，这也是CQN将广泛探讨的课题。（来源：亚利桑那大学官网）
原文链接：
https://news.arizona.edu/story/university-arizona-awarded-26m-architect-quantum-internet
产业进展
/ 国 际 /
【韩国SK电讯将搭载量子随机数芯片的5G手机用于移动银行业务】
韩国SK电讯（SKT）近日宣布，将于9月在大邱银行的移动银行应用“IM Bank”中使用5G量子密码技术。SKT与三星于5月合作推出了搭载有量子随机数芯片的5G智能手机“Galaxy A Quantum”，届时使用该款手机的用户，将能够在使用“IM Bank”进行转账或开户时对其个人信息进行安全防护；基于手机中的真随机数，对转账时使用的一次性密码（OTP）或开户时使用的身份认证信息进行加密保护。（来源：SKT官网）
原文链接：
https://www.sktelecom.com/en/press/press_detail.do?page.page=1&idx=1477&page.type=all&page.keyword=
【东芝与日本东北大学医疗机构合作，基于QKD成功演示基因组数据安全传输 】
近日，日本东芝公司与日本东北大学医疗机构合作，基于量子密钥分发（QKD）技术，成功演示了临床测序数据的量子加密安全传输。临床测序包括基因组分析数据，属于与个人健康和身体状况密切相关的高度机密信息，且数据量大。另外，还需要对在线专家组生成的数据进行实时安全传输，这些专家通过线上会议共享患者的基因数据和诊断结果。在该项演示中，他们使用QKD系统产生的量子密钥，对癌症基因组分析数据以及参加线上会议的专家组的会诊数据进行了一次一密（OTP）安全传输。（来源：News Medical网站）
原文链接：
https://www.news-medical.net/news/20200810/Quantum-cryptographic-communications-technology-can-provide-safe-secure-data-transmission-in-genomic-medicine.aspx
【俄罗斯Quanttelecom公司开发面向车联网应用的量子通信技术】
近日有媒体报道，俄罗斯Quanttelecom公司基于量子密钥分发（QKD）技术，已经在国家道路运输系统中实现了三个对运输相关的数据的加密传输应用，光纤线路分别为500英里、125英里和50英里。该公司的目标是开发面向车联网应用的量子通信技术，正在开发用于车辆的QKD原型样机。（来源：TU Automotive网站）
原文链接：
https://www.tu-auto.com/traffic-data-cyber-security-works-for-now/
科技前沿
/ 国 内 /
【基于轨道角动量实现确定性量子隐形传态】
华东师范大学、浙江大学和山西大学的联合研究团队在利用轨道角动量（orbital angular momentum，OAM）和纠缠提高信息传输容量方面取得重要进展。实验展示了利用复合了OAM的连续变量纠缠系统实现9复合信道并行的全光、确定性量子隐形传态。同时也展示了利用全光量子隐形传态方案传送OAM的相干叠加态，可以一次传输多于一个光学模并且保真度突破了经典限制，从而可以提高信息传输容量。该成果开辟了确定性并行量子通信协议的手段，提供了高容量全光量子通信网络的一种可行模式。该成果8月3日发表在《Nature Communications》。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-17616-4
【基于边带模纠缠实现多信道复用量子通信】
山西大学彭堃墀院士团队展示了基于连续变量光学模的纠缠实现信道复用量子通信、增强信道容量的实验。研究人员提出了一种频率梳控制方案，可从光压缩态中同时提取许多任意频率失谐的纠缠边带模。实验中，利用提取的四对纠缠边带模，研究人员演示了四重信道复用量子密集编码通信；由于纠缠对的高纠缠度和大频率间隔，这些量子信道容量很大且串扰很小。实验实现的信道容量已经超过相同带宽下的所有经典和量子通信，如果提取出更多纠缠边带模，该方案还能扩展出更多信道。该成果8月14日发表在《Physical Review Letters》。
论文链接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.070502
【新研究提升连续变量MDI-QKD的光源端安全性】
山西大学李永民研究团队，通过将光源强度误差纳入安全性考量和处理，改进了连续变量测量设备无关量子密钥分发（CV-MDI-QKD）的安全性。他们研究了光源强度误差的安全性影响，建立了通用的光源强度误差模型并推导了安全成码率，提出了几种数据处理方案，评估了在可组合安全性、有限码长情形下的抗集体高斯攻击的安全性。该成果8月10日发表在《Physical Review A》。
论文链接：
https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.102.022609
/ 国 际 /
【谷歌实现全球首个量子化学模拟，用量子“计算”出化学反应过程】
近日，谷歌AI的研究团队成功把量子计算应用在了化学反应的模拟上，荣登Science封面。在这篇名为“Hartree-Fock on a Superconducting Qubit Quantum Computer”的研究中，谷歌AI量子团队实现了迄今为止最大规模的化学模拟计算，这也是量子计算首次被用来模拟化学反应。在实验中，研究人员使用对噪声鲁棒的变分量子特征值求解算法(VQE)模拟了化学反应过程。虽然计算集中在真实化学反应的 Hartree-Fock 近似上，但它是以前在量子计算机上进行的化学计算的两倍，并且包含了10倍的量子门操作。
论文链接：
https://science.sciencemag.org/content/369/6507/1084
【确定性操控的芯片量子点单光子源】
哥本哈根大学研究团队实现了一种基于量子点的确定性单光子源。该光源使用了两路正交波导模的平面纳米光学结构，既实现量子点的确定性脉冲共振激发，同时又分离激光器和量子点发射的光子。通过这项技术实现的稳定的相干单光子源，同时具备高纯度 (g(2)(0) = 0.020 ± 0.005)和高不可区分性( 96 ± 2%)，且单光子耦合到波导的效率大于80%。这种“即插即用”单光子源可与片上光网络系统集成，用于光子量子处理器。该成果7月29日发表在《Nature Communications》。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-17603-9
【固态自旋量子比特的相干保护】
芝加哥大学研究人员通过对SiC真空缺陷的基态电子自旋时钟跃迁进行微波修整，构造出嵌入在退相干保护子空间的鲁棒量子比特，该方法将量子比特的非均匀退相干时间提高了4个量级以上(超过22ms)，同时Hahn-echo相干时间接近64ms。该成果8月13日发表在《Science》。
论文链接：
https://science.sciencemag.org/content/early/2020/08/12/science.abc5186
声 明：
1、本文内容出于提供更多信息以实现学习、交流、科研之目的，不用于商业用途。
2、本文部分内容为国盾量子原创，转载请联系授权，无授权不得转载。
3、本文部分内容来自于其它媒体的报道，均已注明出处，但并不代表对其观点赞同或对其真实性负责。如涉及来源或版权问题，请权利人持有效权属证明与我们联系，我们将及时更正、删除。
