周报 | 俄罗斯成立国家量子实验室；欧洲第一台云量子计算机上线

光子盒研究院出品

本周头条

俄罗斯成立国家量子实验室

俄罗斯国家核公司Rosatom启动了国家量子实验室(National Quantum Laboratory)，旨在到2024年底开发量子计算机。

Rosatom在一份声明中说，实验室将学习世界范围内的优秀实践示范，并联合大学、研究中心、金融机构和技术公司在量子计算领域共同努力。

Rosatom量子技术项目办公室主任Ruslan Yunusov对外透露，该实验室将帮助俄罗斯科学家在2024年底前创建一台30-100量子比特的量子计算机，并有可能创建一台拥有数百量子比特的通用计算机，从而解决对经济至关重要的问题。

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https://www.macaubusiness.com/russia-sets-up-lab-to-create-quantum-computer/

欧洲第一台云量子计算机上线

在荷兰，由代尔夫特理工大学(TU Delft)和荷兰应用科学研究组织(TNO)联合发起的QuTech量子实验室，开发了欧洲第一台名为“Quantum Inspire”的云量子计算机。

Quantum Inspire将涵盖量子计算机的所有方面:从控制量子比特的基本硬件，到高级语言、量子算法和编程量子比特的接口，整个系统可供用户全天候运行以及编程该系统。

这是一个由14个机构组成的联盟的联合项目，14个机构分别是：代尔夫特理工大学、莱顿大学、奈梅亨大学、哈斯应用科学大学、Qutech、荷兰国家应用科学院、Waag、国防部、Malmberg、苏黎士仪器公司、南荷兰教育网络(ONZ)和莱顿大学教学研究生院(ICLON)。

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https://www.miragenews.com/consortium-puts-quantum-computer-in-cloud/

巴黎创建PAck Quantique（PAQ）计划，以资助量子项目

为了在法国巴黎地区创建一个强大的量子生态系统，由巴黎大区议会、量子实验室(Le Lab Quantique)和法国国家大型计算中心(GENCI)三个组织共同创建Pack Quantique(PAQ)计划为量子项目提供资金。他们已经启动了三个项目，三年内的初始资金金额为150万欧元(180万美元)。

前三个项目如下：

AQUARE：Pasqal（基于中性原子的量子计算公司）与大型电力公司EDF合作，实现智能移动和共享电动车群充电的优化问题；

AQCMED：Qubit Pharmaceuticals和Pasqal合作，在混合高性能计算（HPC）/量子计算（QC）架构中进行药物发现和加速药物设计；

AQMuSE：美国QCWare的法国分公司和能源公司道达尔（Total）合作，解决物流中的普遍汇集问题。

Qubit Pharmaceuticals和大型电力公司EDF保证最早在2021年就能使用Pasqal世界领先的100多个量子比特的量子处理器。

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https://quantumcomputingreport.com/pack-quantique-paq-program-created-in-paris-to-fund-quantum-projects/

国家战略

Xanadu宣布与MaRS和CDL合作创建加拿大量子网络（CQN）

光量子计算领导者Xanadu宣布与MaRS（加拿大初创企业孵化器）和创造性破坏实验室（CDL）合作创建加拿大量子网络（CQN）。

CQN是加拿大的第一个量子网络。第一步是在多伦多创建一个三节点网络，三个节点分别位于Xanadu、MaRS和CDL，通过光缆连接，预计到2021年投入使用。CQN将为合作组织提供一个量子试验平台，以访问和开发量子密码、通信和计算方面的新型应用。

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https://www.newswire.ca/news-releases/xanadu-announces-canada-s-first-quantum-network-designed-for-innovation-and-collaboration-878700962.html

QuTech、KPN、SURF和OPNT合作创建荷兰量子网络

由荷兰代尔夫特理工大学（TU Delft）和国家应用科学研究院（TNO）合作的量子计算与量子互联网研究中心QuTech宣布与KPN（移动电信公司）、SURF（荷兰教育和研究机构的合作协会）和OPNT（电信设备供应商）发起一项合作，将在荷兰中西部兰斯塔德大都会区内创建一个量子网络，包括阿姆斯特丹、鹿特丹、代尔夫特、海牙和乌得勒支等城市。这项工作是一个TKI（知识和创新顶级联盟）高科技系统与材料项目。

QuTech、KPN、SURF和OPNT四方各自贡献各自的专业领域，目的是利用高速光纤连接建立第一个功能齐全、可编程的量子网络。除了根据量子理论提供安全通信外，项目的重点是通过荷兰网络连接相距很远的不同量子处理器。

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https://qutech.nl/2020/11/25/qutech-kpn-surf-and-opnt-join-forces-to-build-a-quantum-network/?cn-reloaded=1

英国用于微型卫星的量子加速计进入了下一阶段开发

英国航天局资助了一个新项目，以推动开发用于卫星的激光量子传感器。

地球观测仪器中心(CEOI)宣布，冷原子空间有效载荷（CASPA）加速计是对最初的CASPA 立方星的后续工作，该项目展示了如何以立方体卫星创建和捕获激光冷却原子云。

负责后续工作的将是成像公司Teledyne e2v的量子团队专家以及伯明翰大学和卢瑟福-阿普尔顿实验室的研究人员。

Teledyne e2v已经深度参与了英国的几个量子技术开发项目。该公司表示，CASPA仪器将能够测量在极低地球轨道上施加在航天器上的微小力，这种力在很长一段时间内会由于“大气阻力”而导致脱轨。

加速计使用六个正交排列的激光器，在接近绝对零度的温度下，可以将直径仅为几毫米的“原子云”精确地固定在适当的位置。

详情：

https://optics.org/news/11/11/41

ORNL向开发量子计算代码的研究员颁发最高科学奖

橡树岭国家实验室（ORNL）向一名开发量子计算代码的研究人员Paul Kent颁发了最高科学奖。Paul Kent是一名纳米计算科学研究人员，他专注于使用计算机模拟来预测和解释材料的特性。

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https://apnews.com/article/technology-oak-ridge-coronavirus-pandemic-d55da89834225540d89e8f6ab897f709

南加州大学维特比工程学院推出量子计算硕士学位

南加州大学维特比工程学院是量子计算研究领域的长期领先者，它推出了量子信息科学（MSQIS）硕士学位课程。该课程首批研究人员预计于2021年秋季入学。

该项目借助南加州大学教师在量子计算和量子信息方面的专业知识，他们在这些领域进行了近20年的开创性研究。该大学的教师还对工业界开发的最新量子处理器进行了研究，并与IBM和初创公司Rigetti等合作测试了技术。

维特比学院目前正在与国内外的其他研究人员合作，开发一种新型量子计算机器，资金来自 美国情报高级研究计划局和美国国防高级研究计划局。

这个28学分的项目将由维特比学院的谢明电气和计算机工程系提供，包括工程、计算机科学、物理和化学课程。为该学位开发的具体课程包括量子计算机编程、量子信息论、量子纠错和量子计算的实验方法。课程中的量子算法将在D-Wave量子机器和其他量子处理器上进行测试。

详情：

https://www.hpcwire.com/off-the-wire/usc-viterbi-school-of-engineering-launching-quantum-computing-masters-degree/

商业动态

M Squared融资3250万英镑

光子及量子技术开发公司M Squared宣布了一项重大融资，即3250万英镑（约合2.85亿人民币），支持公司发展及技术研发。

英国桑坦德银行（Santander UK）将提供2000万英镑债务融资，帮助由Graeme Malcolm OBE博士领导的M Squared公司创始人和管理团队出资收购目前BGF Ventures持有的大部分股权，并推动下一阶段的商业技术发展。新成立的苏格兰国家投资银行（Scottish National Investment Bank）也将为M Squared提供1250万英镑的发展基金。

详情：

https://thequantumdaily.com/2020/11/23/m-squared-announces-32-5-million-in-new-financing-to-accelerate-growth-and-advance-quantum-technologies/

Q2B和Quantum Realm举办首届国际量子象棋锦标赛

Q2B和Quantum Realm正在主办一场量子计算主要玩家之间的象棋锦标赛。

国际象棋赛程是：

比赛1：12月3日，太平洋标准时间上午9:00。比赛双方为谷歌对Xanadu。

比赛2：12月3日，太平洋标准时间上午10：00。比赛双方为霍尼韦尔对IonQ。

比赛3：12月3日，太平洋标准时间上午11：00。比赛双方为Zapata对QC ware。

比赛4：12月3日，太平洋标准时间上午12：00。比赛双方为亚马逊对微软。

半决赛A：12月8日，太平洋标准时间下午1点。

半决赛B：12月8日，太平洋标准时间下午1点。

决赛：12月9日，太平洋标准时间下午2:30 。

详情：

https://q2b.qcware.com/quantum-chess/?utm_source=mailchimp&utm_medium=email&utm_campaign=registration-open

1QBit荣获加拿大Mitacs杰出行业领导奖

总部位于温哥华的1QBit信息技术公司因其在推进量子计算机方面的开创性工作获得加拿大一年一度的Mitacs杰出行业领导奖。

1QBit公司在开发下一代计算软件方面取得突破性进展，该公司软件旨在通过采用新型计算硬件来解决世界上最具挑战性和最复杂的问题。

加拿大的Mitacs是一个国家创新组织，通过借助学术机构的研究方案解决当今挑战来促进增长，每年都会表彰在参与Mitacs资助的项目中取得重大成就的学生、教授和企业家。其中包括六项杰出创新奖，一项杰出领导奖，一项新颖创意商业化奖。

详情：

https://www.thestreet.com/press-releases/up-and-coming-canadians-recognized-for-breakthroughs-in-medicine-computing-environment-covid-19-protection-and-more-15499540

英国国家物理实验室和CQC在量子计算方面进行合作

英国国家物理实验室(NPL)与剑桥量子计算(CQC)进行合作，加快研究和开发，从而实现量子技术(如IronBridge™)的商业化和优化，并帮助表征光子组件。例如，借助新兴超低损耗光连接器的计量技术，来满足国际电工委员会（IEC）标准对提高量子光网络效率的严格要求。

CQC的IronBridge™是一款光子量子设备，旨在通过利用可验证的量子随机性，为后量子加密算法、物联网设备的缓存熵生成、证书密钥生成、量子水印以及网络安全、科学、工程、金融和游戏中的许多其他案例提供高级熵。

这一合作将为CQC提供接触NPL专家和世界一流设施的机会，也是伙伴关系如何帮助推动英国创新的一个很好的例子。在量子计算机开发的早期阶段支持像CQC这样的高科技公司，可以确保从他们的光子产品和量子技术中获得最大收益，最终提高从实验室环境到现实世界中的优化问题能力。

详情：

https://www.wfmz.com/news/pr_newswire/pr_newswire_business/npl-and-cambridge-quantum-computing-cqc-collaborate-in-quantum-computing/article_fd5ab0ea-663d-5a80-8e5c-01c988e89cf9.html

科技前沿

量子存储器的重大突破推动了量子互联网的发展

一个只有2.5厘米长的铯原子阵列展示了量子存储器创纪录的存储和检索效率。这种存储和检索量子纠缠的记录为连接量子互联网节点铺平了道路，这是最终建立跨越整个欧洲大陆的大规模量子通信网络的关键一步。

Julien Laurat的量子网络团队演示是量子互联网联盟(Quantum Network Alliance)的一部分，该联盟是由来自八个欧洲国家的大学研究小组组成，旨在致力于量子通信和分布式量子计算的欧洲网络开发技术。

将存储和检索效率从25%提高到90%，将大大改变这种存储设备可以支持的量子网络的速度和大小。Julien Laurat和他的同事指出，将效率从60%提高到90%将在600公里的距离内将量子存储速度提高两个数量级。

Julien Laurat和他的团队已经将目光放在了解决下一个里程碑上。如果一切顺利，他们设想在未来5到10年内，泛欧洲量子网络将成为可能。

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https://spectrum.ieee.org/tech-talk/telecom/internet/milestone-for-quantum-memory-efficiency-makes-quantum-internet-possible

中国再创超导单光子探测器效率新世界纪录

中科院上海微系统所的尤立星团队，利用无损介质镜面结合三明治结构超导纳米线，实现NbN材料超导纳米线单光子器件（SNSPD）98%的探测效率，再次创造NbN SNSPD探测效率的新的世界纪录。

相关研究成果于2020年11月20日（北京时间）以《最优效率红外单光子探测（Detecting single infrared photons toward optimal system detection efficiency）》为题在线发表在学术期刊Optics Express杂志上。论文第一作者为博士研究生胡鹏，通信作者为李浩副研究员和尤立星研究员。

 (a)器件架构示意图。(b)传统单层纳米线与本文中的三明治结构纳米线。(c)器件光子响应和光学吸收的制衡关系。

100%系统探测效率（SDE）是单光子探测器发展的终极目标，在量子基础理论验证和量子信息科技中具有重大应用价值。SNSPD凭借高探测效率、低暗计数、低时间抖动等性能指标，在量子通信、量子计算、深空光通信、生物荧光成像等领域发挥着重要作用，有力的推动了量子信息技术和其他前沿科学的发展。

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https://doi.org/10.1364/OE.410025

中国科大郭光灿团队在量子测量研究中取得重要进展

中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子测量研究中取得重要进展，该团队李传锋、项国勇研究组与德国、意大利以及瑞士的理论物理学者合作，在光子系统中首次实验使用纠缠集体测量（entangled collective measurement）将量子比特热力学系统中投影测量的反作用（back action）降至最小。

相关研究成果于2020年11月16日发表在国际知名期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

实验原理图与实验装置图

详情：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.210401

量子精密测量再获重大突破

中科大微观磁共振重点实验室杜江峰院士、石发展教授等与爱荷华大学巫晓东教授合作，在金刚石氮-空位（NV）色心体系的量子精密测量方面取得新进展。利用深度学习神经网络的方法，对基于金刚石量子精密测量技术的纳米核磁共振二维谱进行加速，将探测效率提高近一个量级。

图 (a) 采取深度学习算法之后，可以从少量的信息中提取复杂的纳米核磁谱线信息，从而大大提高实验测量效率。(b) 深度学习结合矩阵填充算法在保持重构能力的同时可以去除掉偏倚。

该研究成果以“Artificial intelligence enhanced two-dimensional nanoscale nuclear magnetic resonance spectroscopy”为题，发表在2020年9月的《npj Quantum Information》上 [npj Quantum Information 6, 79 (2020)]。

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https://www.nature.com/articles/s41534-020-00311-z

NIST传感器研究人员发明了过冷微型温度计

美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员发明了一种微型温度计，具有巨大的潜在应用，例如监控基于超导体的量子计算机中处理器芯片的温度，这些芯片必须保持低温才能正常工作。

NIST的超导温度计测量的温度低于1K，它比传统的芯片级低温温度计更小、更快、更方便，可以大规模生产。

NIST温度计大约在5毫秒(千分之一秒)内测量温度，比大多数传统电阻温度计十分之一秒的测量速度要快得多。NIST温度计仅需一个简单的工艺步骤即可轻松制造。它们可以批量生产，可以在3英寸（约75毫米）的硅晶片上安装1,200多个。

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https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-11/nios-nse111720.php

伊利诺伊大学利用张量网络方法模拟NISQ电路

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Yiqing Zhou和她的两位同事专注于经典计算机复制“不完美”量子计算机的算法，这种计算机也被称为NISQ(含噪中型量子)设备。

该团队使用的算法基于张量网络方法，特别是矩阵乘积态(MPS)，该方法非常适合模拟噪声，因此自然适合研究NISQ设备。MPS方法以更简单的结构近似低纠缠量子态，因此它们提供了一种类似数据压缩的协议，可以降低传统上模拟NISQ的计算成本。

Zhou和他的同事首先考虑了一个随机的量子电路，它由相邻的、交错的双量子比特门和单量子比特门随机酉运算组成。研究人员证明，如果D和N足够小，并且被设置为经典计算机可以达到的值，他们可以精确地模拟任何不完美的量子电路。他们可以做到这一点，是因为浅量子电路只能产生少量的纠缠。

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https://physics.aps.org/articles/v13/183

研究人员消除两个量子比特之间的寄生相互作用

Forschungszentrum Jülich和亚琛工业大学的研究人员与美国IBM TJ Watson研究中心和雪城大学合作，提出了一种理论驱动的想法，并成功地实施了它，以消除两个量子比特之间的相互作用。

量子比特需要相互作用才能产生纠缠，然而它们也需要尽可能与环境隔离才能稳定。

然而，到目前为止，一直存在一个问题:所期望的纠缠不能以超过99%的准确度进行。这种缺陷是量子处理器中量子比特数量扩大的不可逾越的障碍。一个相对较小的计算需要一系列双量子比特门，每一步都会累积误差，最终会失败。

实验表明，误差的主要因素之一是一种基本的寄生相互作用，这种作用一直存在。理论研究小组现在已经发展了一个理论驱动的想法，并将其应用于消除两个量子比特之间的寄生相互作用。

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https://www.hpcwire.com/off-the-wire/liberating-quantum-processors-from-parasitic-interactions/

量子传感器首次被用作提高汽车电池性能

一个旨在利用量子技术提高车辆电池性能的新项目获得了伯明翰大学领导的英国量子传感与计时技术中心的伙伴关系资源基金（Partnership Resource Fund）的资助。

该项目由萨塞克斯大学的研究人员领导，旨在解决提高电池能量密度、寿命和安全性的关键需求。这将标志着量子传感器首次被用作电池创新的解决方案。

改善汽车电池技术是实现英国政府绿色工业革命十项计划的关键，该计划确认英国将在2030年前停止销售新的汽油和柴油汽车。为了实现这些以及其他国家和国际的脱碳目标，迫切需要在这些领域进行大量的研究和开发。

详情：

https://www.birmingham.ac.uk/news/latest/2020/11/enhancing-battery-performance-with-quantum-sensors.aspx

-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。