周报 | 美国在深科技领域投资4年3000亿美元；欧盟启动73亿美元量子项目

光子盒研究院出品

本周头条

拜登政府提议的3000亿美元研发投资将使美国深科技创新翻倍

即将上任的拜登政府提议在四年内对研发投资3000亿美元，这有可能带来变革。

在每一个深科技领域(如量子、人工智能、电信、半导体、生物技术)，美国都需要一个对经济产生持久影响的战略，既要应对今天的工程挑战，又要投资于明天将产生持续影响的研发。

美国在联邦研发机构、经济发展工作、收购和监管机构之间协调其执行。这种政府一体化的方法将通过与行业和学术界的公私伙伴关系扩展到整个国家。

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https://thehill.com/opinion/technology/531413-doubling-down-on-american-deep-tech-innovation

欧盟将建造价值60亿欧元的天基量子密码卫星宽带

欧盟将建立一个60亿欧元(73亿美元)的天基量子密码卫星宽带的方案来应对Elon Musk的Starlink网络，这样该地区就不会在发展卫星宽带网络的竞争中落后。Musk的SpaceX已经安装了数百颗Starlink卫星，并且已经在与潜在客户测试这项服务。

据报道，该项目由欧盟工业专员Thierry Breton推动，Breton曾是法国科技主管和财政部长。这项工作可以借鉴现有的欧洲政府卫星通信和量子技术项目。

欧盟委员会在一份声明中表示，该系统的技术研究将于2021年初开始，项目合同预计将在年底前签署。

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https://www.bloomberg.com/news/articles/2020-12-16/europe-wants-its-own-alternative-to-elon-musk-s-starlink-network

中国科大首次实现自由空间信道测量设备无关量子密钥分发实验

近日，中国科学技术大学潘建伟及其同事彭承志、张强等与清华大学王向斌，中科院上海微系统所尤立星等人合作，首次在国际上实现了基于远距离自由空间信道的测量设备无关量子密钥分发（MDI-QKD）实验。实验所用超导纳米线单光子探测系统由赋同科技提供。

相关成果于2020年12月23日（北京时间）以编辑推荐（Editors' Suggestion）的形式在线发表在《物理评论快报》上（Phys. Rev. Lett. 125, 260503 (2020)）。

美国物理学会Physics网站以“量子物理保证无线通信安全 ”（Securing a Wireless Link with Quantum Physics）为题专门对该工作做了报道。这项成果不仅实现了将MDI-QKD从光纤信道拓展到自由空间信道的突破，也开启了在自由空间信道中实现基于远距离量子干涉的更复杂的量子信息处理任务的可能。

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https://mp.weixin.qq.com/s/HHCYb-ZMcwMJ1dI9tGzS3A

国家战略

美国能源部提供7500万美元，支持量子化学和材料研究

美国能源部(DOE)宣布计划为化学和材料科学的基础研究提供7500万美元，旨在推进量子信息科学(QIS)在这一重要领域的应用。

QIS是一个广泛的多学科研究领域，预计为下一代计算和信息处理、传感以及相关应用中的一系列其他创新技术奠定基础。

国家实验室、大学、企业和非营利组织均有资格申请，这些资助将在同行审查的基础上选择。美国能源部科学办公室下属的基础能源科学办公室(BES)正在主持这项工作，该办公室设想为单一研究人员和更大的团队提供资助。

三年期项目的计划资金总额为7500万美元，取决于国会拨款。

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https://mp.weixin.qq.com/s/s3UMgxBOuomJFXzTp2pIAQ

苏格兰三所大学合作组建新的国家量子计算中心

爱丁堡大学、格拉斯哥大学和思克莱德大学合作组建了一个新的国家量子计算中心，该中心汇集了国际公认的量子计算硬件、软件和应用开发专家。预计到2030年，该领域的价值将达到650亿美元。

新成立的苏格兰量子计算和模拟创新中心获得了苏格兰政府的资助，以探索对内投资机会。苏格兰的大学是英国政府耗资10亿英镑的国家量子技术计划的主要受益者，该计划为期10年，旨在将英国置于量子技术研究和商业化的前沿。

爱丁堡大学已经托管了英国价值7900万英镑的国家级超级计算机，并且是一个耗资1000万英镑的项目的合作伙伴之一，该项目旨在开发英国的第一台商用量子计算机。思克莱德大学的量子计算研究包括一个价值1000万英镑的行业主导项目，该项目旨在解决扩展量子硬件的技术障碍。格拉斯哥大学的项目包括成为英国700万英镑财团的一部分，该财团旨在将量子技术商业化。

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https://www.heraldscotland.com/business_hq/18956586.university-collaboration-gives-scotland-edge-global-quantum-computing-race/

爱荷华大学物理学家获得230万美元联邦资助，以继续量子计算实验

美国爱荷华大学的物理学家Yannick Meurice获得了230万美元的联邦资助，以研究高能物理理论中量子计算的基础应用方面。

物理学和天文学教授Yannick Meurice此前曾获得美国能源部科学办公室130万美元的资助。这笔为期三年的额外资金将使Meurice和其他研究人员能够与使用冷原子的实验人员合作，对理论模型进行量子模拟。

Meurice是一个学术联盟的首席研究员，该联盟包括波士顿大学、布鲁克海文国家实验室、麻省理工学院、密歇根州立大学、雪城大学、马里兰大学和加州大学圣塔芭芭拉分校。

Yannick Meurice

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https://www.hpcwire.com/off-the-wire/university-of-iowa-physicist-wins-additional-federal-funding-to-continue-quantum-computing-experiments/

美国空军研究实验室为量子研究提供了17笔赠款

美国空军研究实验室（AFRL）向世界各地的科学家和工程师提供了17笔赠款，以期帮助加速美国军方的量子信息科学创新。

AFRL的科学研究办公室最初征集了四个重点领域的白皮书：通信、计算、传感和计时。最终，该办公室接受了来自22个不同国家的36份投稿，并邀请36位参与者参加了9月份由价值百万美元的国际量子U技术加速器举办的为期三天的虚拟竞争比赛，以争取资金。最终有17名参与者获得了为期一年的约75,000美元的赠款，用于基础研究。

获奖作品通过量子技术为美国国防部解决了许多难以解决的问题，包括用于GPS定位导航的量子传感器、光学原子钟和量子计算解决方案。

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https://www.c4isrnet.com/industry/2020/12/28/air-force-research-laboratory-issues-17-grants-for-quantum-research/

科技前沿

研究人员使用微小的纳米级节点构建量子网络

罗切斯特大学和康奈尔大学的新研究展示了一种利用光的量子特性传输信息的方法，这是迈向下一代计算和通信系统的关键一步。

研究小组设计了一种由磁性和半导体材料制成的纳米级节点，它们可以与其他节点相互作用，并使用激光发射和接收光子。

与目前用于计算和通信的网络相比，这种量子网络的发展，旨在利用以量子力学为特征的光和物质的物理特性，有望提供更快、更有效的通信、计算以及测量物体和材料的方法。

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https://scitechdaily.com/building-a-quantum-network-using-tiny-nanoscale-nodes/

卡尔加里大学物理学家团队开发实用量子互联网

加拿大卡尔加里大学的物理学家正在为量子网络开发组件，包括可以存储量子信息的量子存储器。

为了这项研究，卡尔加里大学物理学副教授Daniel Oblak博士，参观了加州帕萨迪纳的加州理工学院实验室和芝加哥附近的费米实验室，做出了实际工作，并就实验的部分实施提出了建议。

卡尔加里大学物理学教授Christoph Simon博士与加州理工学院实验物理学家Maria Spiropulu博士在更广泛地发展量子互联网方面进行了合作，并担任了这项研究的顾问。

该团队包括来自加州理工学院、费米实验室、美国宇航局喷气推进实验室、卡尔加里大学和哈佛大学的研究人员。

他们的研究“量子互联网的隐形传态系统”（Teleportation Systems Toward a Quantum Interne）发表在物理评论杂志PRX Quantum上。

量子互联网组件

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https://science.ucalgary.ca/news/scientists-take-important-step-toward-building-practical-quantum-internet

商业动态

泛欧联盟和CEI-Leti迈向了实现量子误差校正的重要里程碑

近年来，泛欧联盟（Pan-European Consortium）与法国微电子技术领导者CEA-Leti合作，一直在探索晶体管用作量子比特的研究。法国的Leti公司制造了装满设备的巨型晶圆，经过测量，哥本哈根大学玻尔研究所的研究人员发现，这些工业化生产的设备适合作为能够移动到第二维度的量子比特平台，这是量子计算机工作的重要一步。

玻尔研究所量子设备中心助理教授Anasua Chatterjee补充说：“最初的想法是制造一系列自旋量子比特，深入到单个电子，并能够控制它们。从这个意义上讲，Leti能够提供我们所使用的样品真是太好了，这反过来又使我们有可能获得这一结果。泛欧联盟获得了很多荣誉，并获得了欧盟的慷慨资助，这帮助我们从具有单个电子的单量子点的水平缓慢地转变为具有两个电子，现在又发展到二维阵列。二维阵列是一个非常大的目标，因为它开始看起来像构建量子计算机所必需的东西。”

详情：

https://phys.org/news/2020-12-important-milestone-creation-quantum.html

日本公司探索量子密码以确保股票交易安全

日本公司发起了该国对量子密码的首次研究，以提高股票交易的安全性。

这项由东芝公司、日本电气公司（NEC）和野村控股公司开始的联合研究，正值金融机构受到越来越多的网络攻击威胁之际。

在联合研究中，他们将把东芝开发的加密设备连接到野村证券(Nomura Securities Co .)的交易系统，并使用虚拟客户详细信息和交易数据测试加密。

他们说，在日本国家信息和通信技术研究所的帮助下进行的模拟，将研究毫不延迟地加密大量订单的能力，即使数百万个订单同时发出。它还将检查当操作持续数天时是否对系统有任何影响。

详情：

https://japantoday.com/category/tech/japanese-firms-explore-quantum-cryptography-to-make-stock-trading-secure-1

衍生产品定价的量子优势门槛

IBM和高盛(Goldman Sachs)的量子研究团队首次提供了实现衍生产品定价量子优势所需的量子计算资源的详细估计，衍生产品定价是金融领域最普遍的计算之一。

在他们上传在arXiv的论文《衍生产品定价的量子优势门槛》（“A Threshold for Quantum Advantage in Derivative Pricing”）中，他们描述了以前的衍生产品定价量子方法中的挑战，并介绍了一种克服这些障碍的新方法。这种新方法被称为重新参数化方法，它将预先训练好的量子算法与容错量子计算方法相结合，大大降低了使用量子计算机为金融衍生品定价的估计资源需求。

研究结果表明，量子计算机需要7500个逻辑量子比特和4600万的T-depth（一个量子比特在退相干之前可以执行的操作），才能比经典计算机更好地计算导数，即实现量子优势。

他们还估计，量子优势的门槛需要大约10 Mhz或更快的逻辑时钟速度，假设特定类型衍生产品的定价目标为1秒。

详情：

https://www.ibm.com/blogs/research/2020/12/quantum-advantage-derivative-pricing/

Senetas的网络安全解决方案将传统和量子安全加密结合在一个平台上

澳大利亚公司Senetas的量子升级使客户能够将传统加密和量子安全加密结合在一个平台上，以保证社会安全过渡到未来的量子安全世界。

Senetas首席执行官Andrew Wilson表示，随着量子计算成为现实，世界各地的组织应该制定量子安全战略，并尽早开始计划实施抗量子加密，以确保网络数据的长期安全。

Senetas 的抗量子安全解决方案适用于所有当前和未来使用公司加密平台的客户。

详情：

https://www.industryupdate.com.au/article/world-first-australian-solution-protect-sensitive-data-quantum-threat

PS：祝大家新年快乐！

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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思想实验——“光子盒”，公众号名称正源于此。