周报丨美国将开展中小学量子教育

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国家战略

白宫科技政策办公室将启动中小学量子教育计划

美国国家科学基金会（NSF）和白宫科技政策办公室（OSTP）正积极致力于教育、培养一支合格的人才队伍，以推动量子信息科学和技术的发展。

NSF与OSTP密切合作，于2020年3月发起并资助了由哈佛大学集成量子材料中心（CIQM）主办的虚拟研讨会。题为“未来量子信息科学学习者的关键概念”的讲习班，旨在确定未来课程和教育活动的基本概念，帮助学生参与量子信息科学（QIS）。

这项开发工作由伊利诺伊州量子信息科学技术中心（IQUIST）、芝加哥大学、乔治敦大学和波士顿科学博物馆的专家领导。为量子教育课程的开发和授权教育工作者在K-12阶段教授量子概念提供了第一个关键步骤。

OSTP量子信息科学助理主任Jake Taylor说：“美国在量子信息科学的领导地位取决于强大的量子人才队伍。我们很高兴能够开始这项重要的工作，帮助下一代量子学习者做好准备。”

而在此前，哈里斯堡大学面向高中生的量子计算学院（QCA）已经接受注册。该学院由五个为期两周的在线动手学习研讨会组成，学生将在这些研讨会上探索实际的量子计算机，运行专门的算法，学习量子密码和量子网络。为符合条件的学生提供丰厚的奖学金。

来源：

https://www.nsf.gov/news/special_reports/announcements/051820.jsp

https://camps.harrisburgu.edu/online-quantum-computing-academy

日本购买性能最高的量子模拟器作为登月计划的一部分

量子计算是日本的一个关键优先事项。它推出了一个十年300亿日元量子研究计划，随后是1000亿日元对其登月研发计划的投资，其中一个重点是在2050年前创建一台容错通用量子计算机，彻底改变经济、工业和安全部门。

目前，世界上性能最高的量子模拟器已经由全球数字化转型领导者Atos交付日本。

来源：

https://techgeek.com.au/2020/05/18/highest-performing-quantum-simulator-in-the-world-delivered-to-japan/

北约报告指出，量子信息技术将对未来军事造成重大干扰

北约（NATO）的科技组织发布了一份报告，详细介绍了可能在未来20年内对其成员国军队运作方式造成重大破坏的创新。具体而言，数据、人工智能和生物技术、数据、人工智能和材料、数据和量子、空间和量子、空间、高超音速和材料等其他领域之间的交叉，将对军事技术的发展产生影响。

来源：

https://www.army-technology.com/features/ai-data-space-and-hypersonics-set-to-be-strategic-disruptors-nato/

澳大利亚：量子产业到2040年每年创造40亿美元的收入

澳大利亚国家科学局（CSIRO）的一份新路线图勾勒出一个愿景：创建一个蓬勃发展的量子技术产业，到2040年每年创造40亿美元的收入和16000个工作岗位。

其中，量子计算有潜力每年为经济贡献超过25亿美元，同时在药物开发、更高效的工业过程和加速的机器学习系统方面促进突破。量子增强传感器和通信技术的商业化也可能带来17亿美元以上的收入。

来源：

https://www.csiro.au/en/News/News-releases/2020/CSIRO-says-quantum-worth-over-4-billion

科技前沿

研究人员演示了使用光子电路元件的量子逻辑门的可行性

美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室的研究人员与麻省理工学院的教授合作，首次证明了由光子电路和光学晶体组成的量子逻辑门的可行性。

麻省理工学院的Mikkel Heuck博士说：“如果未来使用量子技术的设备需要冷却到非常低的温度，那么这将使它们变得昂贵、笨重、耗电。我们的研究旨在开发未来的光子电路，使其能够在室温下操纵量子器件所需的纠缠。”

来源：

https://scitechdaily.com/army-researchers-advance-toward-quantum-computing-at-room-temperature/

研究人员在450开氏度下实现15万亿原子的量子纠缠

这项新研究是由ICFO、杭州电子科技大学和巴伦西亚科技大学的研究人员共同完成。研究小组将铷金属跟氮气混合，并将其加热至450K（即176.85°C）。在这个温度下，金属蒸发从而使自由的铷原子漂浮在容器周围。在那里，它们彼此纠缠在一起，研究小组可以通过在气体中发射激光来测量这种纠缠。

研究人员观察到气体中多达15万亿个相互纠缠的原子，这比任何其他实验里出现的数量都要多100倍左右。有趣的是，这种纠缠似乎将不一定相互靠近的原子连接了起来——在任何一对原子之间都有成千上万的其他原子，而每个原子都有自己的伙伴。

研究小组表示，这一发现可能会对某些领域有所帮助，比如磁脑成像技术可以通过利用这些气体来探测来自大脑活动的极微弱的磁信号。

来源：

https://scitechdaily.com/quantum-entanglement-of-15-trillion-atoms-at-450-kelvin-with-surprising-results/

NIST展示了一种构建混合量子信息的方法

美国国家标准技术研究院（NIST）的物理学家通过连接或“纠缠”带电原子和带电分子，增强了他们在量子水平上对分子基本性能的控制，展示了一种构建混合量子信息的方法，这种系统可以操纵、存储和传输不同形式数据的系统。

5月20日发表在Nature杂志上的一篇论文描述了这种新的NIST方法，该方法可通过基于不兼容的硬件设计和操作频率将量子比特连接起来，帮助建立大规模量子计算机和网络。

该论文的第一作者兼通讯作者为中国科学技术大学物理学院教授林毅恒。

来源：

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2257-1

UCLA创下了无误差制备和测量量子比特的新纪录

加州大学洛杉矶分校（UCLA）的一组研究人员创造了一个新的记录，用于无错误地准备和测量量子计算机内部的量子比特。他们开发的技术使得建造量子计算机变得更加容易，这种计算机在重要任务上（包括设计新材料和药物）比传统计算机性能更好。该研究结果发表在Nature杂志出版的同行评议的在线开放获取期刊npj Quantum Information上。

来源：

https://phys.org/news/2020-05-physicists-world-quantum-bits.html

商业动态

微软Azure量子平台正式向开发者开放

微软正在把它的Azure量子计算平台作为一个有限的预览版提供给特定的开发者和企业。

在本周二举行的Build 2020开发者大会上，该公司表示，开发者将能够利用近20年来注入到Azure量子堆栈每一层的量子研究成果。

开发人员可以从微软及其合作伙伴1QBit、霍尼韦尔、IonQ和Quantum Circuits Inc.获得一个开放的量子软件、硬件和解决方案生态系统。他们将有能力对运行在经典计算机上的预构建解决方案（微软称之为量子启发解决方案）产生量子影响。

微软已定于2020年7月16日举办一个Azure量子开发者研讨会。

来源：

https://cloudblogs.microsoft.com/quantum/2020/05/19/azure-quantum-preview-new-developer-training-learning-tools/

日本丰田使用Azure加速流量优化解决方案

微软宣布，日本丰田通商公司（Toyota Tsusho Corp.）与量子计算公司Jij Inc.正在使用微软的量子计算服务，通过Azure云来试验解决与交通拥堵相关问题的方法。

未来几年，丰田公司目标是看看量子计算机如何帮助加速解决与移动服务相关的问题，包括路线规划、车队管理和交通堵塞分析。

实验结果表明，运行在传统电脑上的量子算法可以将司机在红灯前停车的等待时间减少约20%，平均每辆车节省约5秒。

来源：

https://www.wsj.com/articles/microsofts-quantum-computing-services-attract-new-customers-11589900401

荷兰壳牌公司与大学进行量子计算研发合作

壳牌公司已经与阿姆斯特丹大学和莱顿大学进行了为期5年的合作，以探索如何在壳牌公司的业务中使用量子计算机。壳牌公司将与阿姆斯特丹大学和莱顿大学合作，研究和使用量子计算进行计算化学，这对壳牌公司的燃料零售、化学品、催化和新能源业务有重大影响。

来源：

http://www.aimms.vu.nl/en/news-events/news-archive/2020/apr-jun/quantum-computing-rd-collaboration-shell---vrije-universiteit-amsterdam---leiden-university.aspx

Atos向芬兰CSC-IT科学中心提供量子学习机

Atos宣布，将其世界上性能最高的商用量子模拟器Atos量子学习机（QLM），交付给芬兰CSC-IT科学中心。30位Atos量子学习机被命名为Kvasi，它为芬兰科学和研究界迎接即将到来的量子计算时代提供了充足的准备。

Atos QLM是一个量子仿真平台，它由可访问的编程环境、使代码适应目标量子硬件约束的优化模块以及允许用户测试其算法和可视化其计算结果的模拟器组成。

它能够对现有和未来的量子处理单元进行真实的模拟，这些单元受到量子噪声、量子退相干和制造偏差的影响。因此，可以确定并规避性能瓶颈。

来源：

https://atos.net/en/2020/press-release/general-press-releases_2020_05_19/atos-and-csc-empower-the-finnish-quantum-research-community-with-atos-quantum-learning-machine

道达尔与CQC合作改进碳捕获技术

道达尔正通过与英国初创公司剑桥量子计算公司（CQC）签署多年合作协议，加强对碳捕获、利用和储存（CCUS）技术的研究。这一合作关系旨在开发新的量子算法，以改进二氧化碳捕获材料。道达尔的目标是成为CCUS的主要参与者，目前该集团在该领域的投资占其年度研发工作的10%。

为了提高二氧化碳的捕获率，道达尔正在研究一种被称为吸附剂的纳米多孔材料，被认为是最有前途的解决方案之一。

道达尔和CQC合作开发的量子算法将模拟这些吸附剂中的所有物理和化学机制，作为它们的大小、形状和化学成分的函数，从而使选择最有效的材料进行开发成为可能。目前，这种模拟不可能在传统的超级计算机上进行，这证明了量子计算的使用是正确的。

来源：

https://www.worldcement.com/europe-cis/18052020/total-partners-with-cambridge-quantum-computing-to-improve-carbon-capture-technologies/

Crypta Labs开发量子随机数发生器以增强卫星数据的加密

Crypta Labs将与SPRINT合作伙伴南安普顿大学（University of Southampton）合作，该大学将按照CubeSat标准对该公司的量子随机数发生器（QRNG）进行环境和性能测试。QRNG将提供用于加密任务的高质量随机数，例如加密卫星和地球之间传输的数据。

来源：

https://www.eenewseurope.com/news/quantum-random-number-generators-enhance-encryption-satellite-data

Tutanota公司将开发抗量子计算邮箱

据安全电子邮件提供商Tutanota透露，该公司正在与汉诺威莱布尼兹大学（Leibniz University of Hanover）的L3S研究所合作开展一个名为PQmail的新研究项目，该项目旨在免费提供的电子邮件应用程序中，实现抗量子计算机加密技术。

项目开展的原因在于，一旦量子计算机变得广泛可用，所有目前加密的电子邮件都可能曝露在危险之中，量子计算机技术可以解密类似的加密通信方式。

来源：

https://tutanota.com/blog/posts/pqmail-launch-post-quantum-cryptography/

-End-

1930年秋，第六届索尔维会议在布鲁塞尔召开。早有准备的爱因斯坦在会上向玻尔提出了他的著名的思想实验——“光子盒”，公众号名称正源于此。