周报 | 德国投资2.54亿欧元，将新建量子合作研究中心；哈工大取得重大科研突破

光子盒研究院出品

德国投资2.54亿欧元建立新的合作研究中心，包括量子合作研究中心在内

德国研究协会（DFG）正在建立20个新的合作研究中心（CRC），以进一步支持大学的顶级研究。这是由相关的拨款委员会决定的，从2021年1月1日开始，新的合作研究中心将获得为期四年总额约为2.54亿欧元的资助。

20个新的合作研究中心包括一个“光与物质的量子协同性（QuCoLiMa）”合作研究中心。通过成立该合作研究中心，希望系统地理解具有强相互关系的光和物质在介观系统中建立时空量子关联。研究结果可用于量子工程中的应用，如增强传感、保密通信和量子计算。

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https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-12/df-dtf121020.php

“弹性”金刚石可以帮助量子计算机在室温下运行

1月1日，哈尔滨工业大学与香港城市大学、麻省理工学院等单位合作，首次通过纳米力学方法，展示了微晶金刚石阵列均匀的深弹性应变。该研究突出了深弹性应变工程在光子学、电子学和量子信息技术中的巨大应用潜力。研究成果以“微纳金刚石单晶的超大均匀拉伸弹性”（Achieving large uniform tensile elasticity in microfabricated diamond）为题，发表在科学在线（Science online）上，其中韩杰才院士团队的朱嘉琦教授、青年教师代兵分别为共同通讯作者（陆洋、李巨、朱嘉琦、Alice Hu）和共同第一作者（党超群、Jyh-Pin Chou、代兵、Chang-Ti Chou），哈尔滨工业大学为共同通讯作者和共同第一作者单位。

纳米级金刚石针被证明具有超大的弹性变形现象，局部拉伸弹性应变达到了9％以上，表明深弹性应变工程（ESE）在金刚石中产生非常高（> 5％）的拉伸和剪切弹性应变。但是上述的应变尝试往往局限于小样本体积内弯曲，导致应变分布不均匀，产生的高应变场会高度局部化。而在晶圆级、微米尺度样品中实现大均匀弹性应变，以充分利用深弹性应变工程进行金刚石器件的大规模集成加工将更加具有学术和工程意义。

该研究在室温下沿[100]，[101]和[111]方向对长度约1微米，宽度约100纳米的单晶金刚石桥结构进行了精细加工，并在单轴拉伸载荷下获得了样品范围内的均匀弹性应变，通过计算可实现单晶金刚石多达2eV的带隙降低。

微晶单晶金刚石桥试件

沿[101]方向加载-卸载拉伸试验

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http://news.hit.edu.cn/2021/0102/c1510a220592/page.htm

中国构建世界首个天地一体化量子通信网络

1月7日，中国科学技术大学潘建伟及其同事陈宇翱、彭承志等与中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、济南量子技术研究院及中国有线电视网络有限公司合作，在国际学术期刊《自然》杂志上发表了题为“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”的论文。

2017年9月量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接，研究团队在此基础上，成功构建了世界上首个集成700多条地面光纤量子密钥分发(QKD)链路和两个星地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络，实现了地面跨度4600公里的星地一体的大范围、多用户量子密钥分发，并进行了长达两年多的稳定性和安全性测试、标准化研究以及政务金融电力等不同领域的应用示范。

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https://mp.weixin.qq.com/s/0qexycfwop9otUpSVCYNzQ

荷兰研究人员提出量子计算机新的扩展方法

荷兰QuTech研究人员提出了一种新的读出方法，能够克服向大规模量子计算机扩展所面临的主要挑战：量子比特连接性，这是迈向大规模量子计算机的重要一步。他们在《自然通讯》上发表了他们的研究。

Lieven Vandersypen小组的研究人员构建量子计算机的方法是基于量子点阵列中的自旋量子比特。量子点中的自旋量子比特通过一个非常灵敏的检测器读出，该检测器测量其环境中的电荷。新的读出方法可确保即使远离电荷传感器的自旋量子比特也能以高精度读出。

该论文的第二作者Tzu-Kan Hsiao说：“我们的读出方法基于电荷相互影响这一事实。因此，第一个电荷跃迁会触发其他电荷跃迁，从而形成一系列的跃迁，类似多米诺骨牌。”

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https://qutech.nl/2021/01/04/reading-out-qubits-like-toppling-dominoes-a-new-scalable-approach-towards-the-quantum-computer/

牛津仪器向牛津量子电路提供下一代低温制冷机Proteox

稀释制冷技术的先驱牛津仪器公司宣布与牛津量子电路公司(OQC)合作，以加速英国量子计算的商业化。作为合作的一部分，OQC将接收牛津仪器公司的下一代低温制冷机Proteox。

Proteox是专为促进高密度布线而设计的，具有插入调节功能。OQC将利用这些功能来增强其3D架构的可扩展性，同时也为量子测量的服务能力奠下基础。OQC是世界上第一家接收Proteox的公司。

OQC正在开发的技术处于量子计算的前沿，并将有助于开拓新的方法，包括发现新的医疗方法，以及解决一些人类最大的问题，如应对气候变化。

Proteox是下一代低温系统，为凝聚态物理和量子计算工业化中的超低温实验提供了模块化和适应性的阶跃变化。Proteox平台旨在提供一个单一的、可互换的模块化解决方案，该解决方案可以支持多个用户和各种设置或实验，同时支持远程管理。

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https://thequantumdaily.com/2021/01/07/oxford-instruments-nanoscience-delivers-first-proteox-globally-to-oxford-quantum-circuits/

Quantum Xchange完成了1350万美元的A轮融资

美国量子通信公司Quantum Xchange宣布已完成1350万美元的A轮融资，融资后估值为5900万美元。在此之前，该公司的初始资金为1000万美元。A轮融资将用于扩展业务规模，继续在Phio系列量子密钥分发解决方案上进行创新，并帮助《财富》1000强企业和政府机构为迫在眉睫的量子威胁做准备。

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https://quantumxc.com/Quantum-Xchange-Completes-Initial-Series-A-Funding

美国量子计算公司Quantum Computing Inc将登陆纳斯达克

总部位于美国弗吉尼亚的量子计算初创公司Quantum Computing Inc.(QCI)是第一个为企业搭建经典和量子计算能力桥梁的软件平台，已经申请将其普通股在纳斯达克资本市场上市。

QCI成立于2018年，目前公司的股票在美国场外市场(OTC)挂牌，OTC是许多中小企业进入纽交所、纳斯达克主板市场的重要输送通道。如果转板成功，QCI将成为全球第一家上市的量子计算初创公司。

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https://mp.weixin.qq.com/s/smTgSG-uFKV8HNU1XZCiqQ

诺丁汉大学将可穿戴脑部扫描仪推向市场

诺丁汉大学与Magnetic Shields公司合作，成立了一家新的衍生公司Cerca Magnetics Limited（Cerca），该公司将世界上最先进的功能性脑部扫描仪推向市场，为患有严重神经系统疾病（如癫痫病）的人们带来新希望。

脑成像技术的三个组成部分是：

1. 利用碱原子的量子特性来探测磁场的光泵磁力仪；

2. 背景磁场控制；

3. 系统集成。

这种新型的可穿戴式扫描仪基于一种叫做脑磁图（MEG）的技术，通过这种技术可以测量脑细胞中电流产生的微小磁场。与其他MEG扫描仪相比，Cerca系统是唯一的“可穿戴”MEG系统，允许患者在扫描过程中自由移动。它也能适应不同大小的头部，能够使用同一系统扫描成人和婴儿。

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https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-12/uon-nsc120720.php

牛津仪器公司领导英国-加拿大量子技术项目

牛津仪器（Oxford Instruments）是英国-加拿大量子技术项目的行业领导者，该项目是与英国和加拿大各地合作伙伴的跨大西洋合作，为量子器件的就绪做进一步准备。该项目的发展将为高性能量子计算机和超灵敏量子磁场传感器芯片制造所需的材料做好准备，这些设备可以使未来的自动驾驶汽车和隐蔽的基础设施成像等成为可能。

该计划由英国创新自然科学（UKRI）和加拿大工程研究理事会（NSERC）资助，旨在满足生产鲁棒、可靠和可扩展的量子电路的需求，以实现其商业开发和大规模部署。牛津仪器将致力于超导金属/金属氮化物薄膜和金刚石缺陷中心的原子级处理解决方案。

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https://www.azom.com/news.aspx?newsID=55127

南科大学者在超导量子线路系统中两比特量子门操控研究取得进展

近日，南方科技大学量子科学与工程研究院在超导量子线路系统中的两比特量子门操控研究中取得重要进展。利用可调耦合器实现两个超导量子比特之间的高保真度、高扩展性的两比特量子门方案，研究成果发表在国际著名学术刊物《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

如何在不损失扩展性的前提下获得高质量的两比特量子逻辑门是目前实现大规模量子信息处理的核心问题。在超导量子线路系统中，利用可调耦合器结合固定频率比特的架构，可以有效地解决该问题。在该实验工作中，研究团队基于此架构，提出了一种新型的两比特量子门操控方案，并在实验中实现了快速（30ns）高保真度（0.995）的两比特量子门操作。

相比于之前的两比特量子门，该方案鲁棒性更高、需要的控制线更少、串扰影响更小、系统校准流程更简化，因此在大规模系统中应用具有明显的优势，为超导量子芯片设计开拓了新的思路。

Fig. (a) 系统能级示意图随可调耦合器频率的变化关系。(b) 随机基准校验标定两比特量子门保真度接近0.995.

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https://mp.weixin.qq.com/s/x_vS70_5YUgDu2MsCc3BzA

中国科大实现多参数同时达到海森堡极限的量子精密测量

中国科学技术大学郭光灿院士团队在多参数量子精密测量研究中取得重要实验进展。该团队李传锋、项国勇研究组与香港中文大学袁海东教授在量子精密测量实验中，完全消除了量子比特演化过程中三个待测参数之间的精度制衡，同时实现三个参数达到海森堡极限精度的测量，测量精度比经典方法提高了13.27dB。该研究成果2021年1月1日在线发表在国际知名期刊《科学•进展》（Science Advances）上。

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https://mp.weixin.qq.com/s/V3-XOw24SwR2vffBpWx9KA

美国陆军科学家实现迈向量子网络的重要一步

美国陆军科学家开发的一种量子设备可以将大量信息存储为全息图案，这是建立量子网络的重要一步。科学家们能够在激光束中捕获数百万个铷原子，并将其冷却到接近绝对零度，从而将量子比特存储为图案。

陆军研究实验室的科学家Kevin Cox参与了该项目，他说，所创建的设备可能会对安全通信产生重大影响。这种设备是开发量子中继器的重要一步，量子中继器是一种可以远距离传输量子信息的设备。

他指出，研发出全国或全球范围的大规模量子网络还需要几十年时间。在接下来的五年里，陆军研究实验室计划为量子网络设备开发一个内部测试平台，以研究受控环境中的战斗机能力。除此以外，该团队与马里兰大学的研究人员合作，研究城域范围的量子网络。

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https://www.c4isrnet.com/battlefield-tech/it-networks/2020/12/29/5-projects-that-advanced-the-armys-future-networking-capabilities-in-2020/

量子密码技术成功保护了医学数据

欧盟OpenQKD项目框架下的量子密钥分发（QKD）用例“格拉茨医疗数据保护”成功地证明了对最敏感的数据即医疗记录的最高级别保护。格拉茨医科大学、格拉茨第二医院、fragmentiX及其合作伙伴一起成功地部署了QKD和加密硬件。

这两个机构的病理学家能够安全地交换（相互上传和检索）医疗记录和图像。在两个相连的机构中，每个机构的数据都被fragmentiX集群节点分割成三个片段。其中两个被安全地传输到不同的数据中心，由Citycom电信格拉茨公司运行，受QKD保护。第三个片段被发送到一个传统的https保护的存储器——模拟商业公共S3存储，其位于格拉茨医科大学，但两个机构都可以访问。它是通过fragmentiX秘密共享来实现的，在QKD的保护下，单个片段并没有用，并保护两个（三个）片段的传输。

此用例演示了由格拉茨生物样本库提供的数字切片（高达10 GB的图像；大量数据）的安全数据共享，与格拉茨医科大学和格拉茨第二医院之间的临床和遗传数据（高度敏感数据）相关联。数据共享将有助于在个性化医疗的背景下实现高级诊断的协调和质量控制，并促进医学研究。

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https://finance.yahoo.com/news/fragmentix-storage-solutions-gmbh-medical-182900688.html

“九章”量子计算机团队荣获“五四奖章”

2020年12月30日，共青团中央、全国青联决定授予“九章”量子计算机团队“中国青年五四奖章集体”。获奖理由如下：

以“九章”光量子计算原型机研制团队为代表的青年科研集体，坚持面向世界科技前沿，以勇于创新创造的雄心壮志，敢为人先、攻坚克难，奋勇投身铸大国重器、挺民族脊梁、立时代新功的生动实践；以胸怀祖国、勇攀高峰、不畏艰险、潜心钻研的奉献精神，将青春理想、青春活力、青春奋斗化作探索浩瀚星空和科学海洋的坚定步伐，为科技自立自强、创新驱动发展树立了标杆。

同时，“九章”论文的通讯作者陆朝阳当选中国科学院年度人物。

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https://mp.weixin.qq.com/s/De5tzy7aqYSmKx_eC4gVNA

智能量子卫星开发商Craft Prospect获得34.5万英镑奖金

总部位于格拉斯哥的Craft Prospect公司宣布，在英国航天局（UK Space Agency）国家航天创新计划（National Space Innovation Programme）的资助下，将获得34.5万英镑的奖金。这笔资金用于开发新型量子激光有效载荷。

详情：

https://craftprospect.com/craft-prospect-receives-uk-space-agency-grant-for-development-of-a-novel-quantum-laser-payload/

Crystal Senko教授被授予加拿大离子阱量子计算研究主席

滑铁卢大学物理学与天文学系和量子计算研究所的Crystal Senko教授被任命为加拿大离子阱量子计算研究主席（CRC）。

CRC项目旨在支持主席实现其个人研究目标，同时通过管理、培训和合作帮助他们传授知识。Senko是滑铁卢大学2020年任命的9位教授之一，她与滑铁卢大学其他15位科学教授一起参加了这一项目。

Senko于2016年11月加入滑铁卢大学，担任理学院副教授。她是离子阱控制实验室的首席研究员，正致力于创建离子阱量子计算机。目前量子计算的研究集中在使用单能级“量子比特”（用电子表示0或1的值）来编码信息。Senko的研究探索了一个扩展版本，称为“qudits”，能够使用电子来表示多个值，进行三级、五级甚至可能更高级别的加密，这使得她的研究处于大规模量子计算的前沿。

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https://uwaterloo.ca/institute-for-quantum-computing/news/professor-crystal-senko-awarded-canada-research-chair

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