周报 | 美国发布第一份量子倡议年度预算报告；德国启动3亿欧元“量子谷”项目

光子盒研究院出品

美国发布第一份NQI年度预算报告

美国《国家量子倡议(NQI)法案》于2018年12月签署，旨在巩固美国在量子信息科学和技术领域的领导地位。本周，根据《NQI法案》的要求，关于NQI项目预算的第一份年度报告已经发布。

该报告发布之前，NQI项目于2019年启动，并于2020年建立了几个NQI中心和财团，2019年量子信息科学(QIS)研发的实际预算授权为4.5亿美元，2020财年QIS研发的已颁布预算授权超过5.8亿美元，2021财年为7.1亿美元。

该报告称，展望未来，机构在QIS研发方面的努力正在增长，因为QIS可以对社会产生深远和积极的影响。虽然QIS技术的发展处于早期阶段，但现在是发展基础设施和基础科学知识的关键时期，这些基础设施和基础科学知识是发展市场和促进QIS技术和应用所必需的。

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https://www.quantum.gov/wp-content/uploads/2021/01/NQI-Annual-Report-FY2021.pdf

德国启动“慕尼黑量子谷”项目

1月11日，“慕尼黑量子谷”作为慕尼黑工业大学(TUM)、巴伐利亚科学人文学院、弗劳恩霍夫协会、慕尼黑路德维希·马西米兰大学和马克斯·普朗克学会的联合项目，在德国慕尼黑启动。它由巴伐利亚州资助，总额为3亿欧元，并计划向联邦政府申请资金，联邦政府将提供20亿欧元支持量子技术的发展。

该研究计划的目标是:在未来十年内使慕尼黑成为世界上量子技术的领先者之一，并在国家和国际层面推动量子科技的发展。其发展包括“使传统计算机相形见绌的量子计算机、安全通信方法和量子技术的基本要素”。

该项目包括一个量子计算和量子技术中心(ZQQ)以及一个量子科技园，合作伙伴希望进一步培养年轻科学家和行业专家。

量子科技园的高科技基础设施旨在为初创企业和成熟的技术公司提供一个研发环境，以发展具有国际竞争力的量子技术。为此，量子科技园将建立具有纳米和薄膜生产设施的洁净室以及现代化的开发和测试实验室。

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https://innovationorigins.com/the-munich-quantum-valley-set-to-accelerate-quantum-research/

因斯布鲁克大学首次实现纠错量子比特纠缠

因斯布鲁克大学的一个研究小组报告说，他们能够纠缠纠错量子比特。这是量子计算实用化进程中的一个里程碑。

研究人员解释说，在量子计算机中，通过将量子信息存储在一个以上的量子粒子中，可以降低出错的可能性，因为这些逻辑量子比特对错误不太敏感。近年来，理论界开发了许多不同的纠错码，并针对不同的任务对其进行了优化。

因斯布鲁克大学实验物理系的Thomas Monz说：“量子纠错中最有希望的代码是那些定义在二维晶格上的代码。这是因为当前量子计算机的物理结构可以很好地通过这种晶格进行映射。”

在这些代码的帮助下，逻辑量子比特可以分布在多个量子对象上。因斯布鲁克的量子物理学家首次成功地将两个以这种方式编码的量子比特纠缠在一起。

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https://thequantumdaily.com/2021/01/14/university-of-innsbruck-researchers-say-entangled-error-protected-quantum-bits-sets-a-milestone/

本源量子宣布完成数亿元A轮融资

1月14日，中国量子计算先驱本源量子宣布完成数亿元A轮融资。本轮由中国互联网投资基金(中网投)领投，国新基金、中金祺智、成都产投、建银国际、中科育成、中天汇富等知名机构跟投。

虽然本源量子已有多轮融资，但是此次融资则有所不同，这是中国量子信息科技行业首度获得“国家队”投资——中网投经国务院批准设立，由中央网信办和财政部共同发起；国新基金的实际控制人为国务院。

对于2021年的规划，本源量子透露，除了半导体量子计算机悟本即将上线之外，24比特的超导量子芯片也即将推出。到2021年底计划将“悟源”的比特数量提升到64个，且正在做接近100个比特的芯片设计。

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https://mp.weixin.qq.com/s/9i88BONK-e5gU1rQpvY9QQ

国仪量子宣布完成B轮数亿元融资

1月15日，致力于用量子技术振兴自主科学仪器产业的国仪量子宣布完成B轮数亿元融资，用于量子计算和量子精密测量技术的研发和自主高端科学仪器的行业应用。本轮融资由高瓴创投（GL Ventures）领投，同创伟业、基石资本、招商证券跟投。

国仪量子联合创始人、CEO贺羽表示，国仪量子将坚持以长相干、多比特、高精度量子操控为核心技术目标，发展全球领先的量子计算技术、量子精密测量技术及相关衍生技术，抢占全球制高点，打造中国科学仪器赛道龙头。

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https://mp.weixin.qq.com/s/puYt9qsDBhMaxvWREvJqEA

量旋科技完成A+轮融资

近日，致力于量子计算产业化的深圳量旋科技，再次披露新获一轮近两千万股权投资，这是量旋科技在最近半年内完成的第三笔融资。

新的投资方表示看好创业团队的技术商业化能力，期许量旋国产超导量子芯片计算机早日问世并在量子云计算领域占据先发优势；希望未来量旋国产量子云计算在区块链加密共识机制、国防安全、量子化学与新药研发、航空航天等“卡脖子”领域发挥重要作用。

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https://mp.weixin.qq.com/s/YbkyCLu1N1FfBEtA4fA5lw

华为公开“量子密钥”相关技术专利

1 月 12 日，华为技术有限公司被授权公开 “一种量子密钥分发系统、方法及设备”相关专利，公开号为 CN108737083B。

专利摘要显示，该专利系一种量子密钥分发系统、方法及设备，有助于降低量子密钥分发的复杂性和降低成本。其中该量子密钥分发系统包括第一通信设备、第二通信设备、第三方系统、第一测量设备和第二测量设备。

在实现全球首个量子化学模拟后，谷歌正式进入制药行业

谷歌量子人工智能实验室正式宣布与制药行业巨头勃林格殷格翰(Boehringer Ingelheim)达成合作协议，专注于研究和实施制药研发中量子计算的前沿用例，特别包括分子动力学模拟。

该合作伙伴关系将勃林格殷格翰在计算机辅助药物设计(CADD)和计算机建模领域的领先专业知识与谷歌作为量子计算机和算法领先开发商之一的卓越资源相结合。勃林格殷格翰是世界上第一家在量子计算领域与谷歌联手的制药公司。合作关系为期三年，由勃林格殷格翰新成立的量子实验室共同领导。

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https://mp.weixin.qq.com/s/AVNWR4E50JXFdwsfUdzAgw

IBM连续28年全美专利第一

IBM在2020年获得9130项美国专利，连续28年占据全美第一。IBM在人工智能、云计算、量子计算和安全等领域获得的专利数量在业界处于引领地位。IBM去年获得了2300多项AI专利。在云计算与混合云技术领域，IBM获得了3000多项专利。IBM也在量子计算专利方面领跑，虽然没有透露具体数字,但IBM认为这是未来计算的关键。

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https://www.cnet.com/news/quantum-computing-research-helps-ibm-win-top-spot-in-patent-race/

Qblox荣获CES创新奖

2021年，国际消费电子展（CES）首次在线举行。作为活动的一部分，CES创新奖旨在表彰消费技术产品中的杰出设计和工程。

今年，Qblox Cluster产品被选为“嵌入式技术”类别的获奖者。在量子控制堆栈中使用Cluster，可为量子计算硬件制造商提供专用的量子比特控制设备，提供大规模的的可扩展性、超低信号噪声性能和低延迟反馈。在CES委员会评选出的数百名获奖者中，Qblox Cluster是唯一与量子技术相关的获得此殊荣的产品。

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https://ces.tech/Innovation-Awards/Honorees/2021/Honorees/Q/Qblox-Cluster-The-Quantum-Control-Stack.aspx

POLARISqb荣获PM 360颁发的2020年创新奖

PM 360是制药营销领域的行业领先杂志之一，每年向制药行业中的创新公司颁发创新奖。2021年，POLARISqb因其在量子药物发现方面的工作被选为创业类八家创新公司之一。它是这些奖项中唯一的量子相关公司。

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https://polarisqb.com/uncategorized/pm-360-recognizes-polarisqb-as-a-2020-innovative-startup/

牛津大学教授Bob Coecke加入剑桥量子计算担任首席科学家

牛津大学的Bob Coecke被任命为剑桥量子计算(CQC)的首席科学家。

Coecke曾担任CQC的高级科学顾问，专注于开发和构建领先的量子自然语言处理(QNLP)能力。他在牛津大学任职超过20年，担任量子基础、逻辑和结构教授。他的学术生涯包括布鲁塞尔自由大学、帝国理工学院、麦吉尔大学和剑桥大学。

在牛津大学，Coecke在计算机科学系建立并领导了一个有着50多个成员的多学科量子小组，他创建了世界上最早也是最大的量子计算小组之一。

在牛津大学任职期间，他指导了50多名博士生以及100多名研究人员，其中许多人现在担任量子计算部门和其他学术机构的高级职位。

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https://www.businessweekly.co.uk/news/recruitment/global-guru-named-chief-scientist-cambridge-quantum-computing

一种新型量子比特为量子计算机大规模扩展带来希望

物理学家制造了一种新型的量子比特，它可以从稳定的空闲模式切换到快速计算模式。这个概念可以将大量的量子比特组合成一台强大的量子计算机。瑞士巴塞尔大学和荷兰埃因霍温理工大学的研究人员将论文发表在《自然纳米技术》上。

这种新型量子比特具有稳定但缓慢的状态，适合存储量子信息。同时，研究人员也能够通过施加电压将量子比特切换到更快但不太稳定的操作模式。在这种状态下，量子比特可以用来快速处理信息。

在他们的实验中，研究人员使用了由硅和锗制成的半导体纳米线——直径20纳米，由埃因霍温理工大学制造，由于量子比特也非常小，原则上可以将数百万甚至数十亿个这样的量子比特整合到一个芯片上。

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https://mp.weixin.qq.com/s/aWtiMPWUnpKPC7O8vTYI2w

PNNL理论化学家使用量子模拟器精确地模拟简单分子

太平洋西北国家实验室（Pacific-Northwest National Laboratory）的理论化学家Bo Peng和Karol Kowalski使用一种叫做“connected moments”的数学工具，大大减少进行量子计算所需的时间和成本。

利用量子模拟器，研究小组证明他们可以精确地模拟简单的分子。这项壮举获得了《化学物理杂志》“编辑的推荐”，这表明了它的科学重要性。

“我们证明了可以使用这种方法来减少建立化学系统模型所需的量子计算的复杂性，同时还可以减少误差。”Peng说。

这项已发表的研究使用了IBM的QISKIT量子计算软件，将其应用于其他量子计算平台的工作已经在进行中。具体来说，研究团队正在努力扩展这项工作，以支持橡树岭国家实验室开发的基础设施XACC。XACC软件将使科学家们能够利用最快、最精确的世界级计算机作为量子/经典计算的混合体。

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https://www.miragenews.com/connected-moments-for-quantum-computing/

华中科技大学研究人员提出突破标准量子极限的量子传感新方法

华中科技大学物理学院量子传感与量子信息实验室蔡建明教授团队以“Dynamic framework for criticality-enhanced quantum sensing”为题在《物理评论快报》（Physical Review Letters）发表研究论文，提出一种量子临界动力学增强的量子传感新方法。

研究团队通过设计量子体系哈密顿量特定的对易条件，发现一类相变在整个能谱发生的量子体系，进而保证体系呈现出来的量子临界动力学效应不再依赖于量子基态。研究表明，当哈密顿量处于量子临界点附近时，体系从任意的量子初态开始演化，都能够展示出对待测物理参数高度敏感的量子临界动力学行为。从而，针对待测物理参数进行测量的量子费舍信息（Quantum Fisher Information）在临界点附近发散，相应的测量精度可以被显著地提高。

该方法可以在离子阱、冷原子以及超导量子比特等多种量子体系中加以实现，而且可以推广到其他量子模型，比如光参量振荡器、Lipkin-Meshkov-Glick量子多体系统以及团队在前期工作中发展的非厄米量子传感探针[Phys. Rev. Lett. 124, 020501 (2020)]等。

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http://news.hust.edu.cn/info/1003/41074.htm

华南师大首次实现和观测到四维参量空间中的张量磁单极

近日，华南师大粤港量子物质联合实验室在量子计算领域取得了重要进展，这一重要进展与张量磁单极相关：朱诗亮教授课题组与南京大学合作，利用超导量子比特系统首次实现和观测到四维参量空间中的张量磁单极。

研究团队利用超导四能级人工原子在四维参量空间中构造和实现了张量磁单极的等效哈密顿量，从而在超导人工原子中实现了参数空间的张量单极子和Dixmier-Douady不变量的测量。该成果于1月8日在《Physical Review Letters》上发表，这一成果的实现有助于磁单极物理、张量规范场和拓扑物理在人工量子系统中的进一步研究。

三维空间中的狄拉克磁单极和四维空间的张量磁单极示意图

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http://iqm.scnu.edu.cn/a/20210113/141.htm

华人科学家制造出接近量子极限的化学传感芯片

在美国国家科学基金会(NSF)的支持下，由Qiaoqiang Gan领导的纽约州立大学布法罗分校研究团队报告了一种化学传感芯片的进展，该芯片可以使手持设备像酒精测试仪一样快速地检测微量化学物质，包括非法药物和污染等，也可用于食品安全监测、防伪和其他分析微量化学物质的领域，相关成果发表在Advanced Optical Materials。

合作者包括来自中国上海理工大学和沙特阿卜杜拉国王科技大学的研究人员。

研究者们实现了表面增强拉曼光谱（SERS）芯片前所未有的一致性，生产成本相对低廉。更重要的是，该芯片的传感能力接近量子极限，这是对传统芯片的挑战。

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https://mp.weixin.qq.com/s/OcYoblCFjCjbp6kpi_S4Qg

电子对利用温差来产生量子纠缠

来自芬兰、俄罗斯、中国和美国的科学家联合小组已证明，温差可以用来纠缠超导结构中的电子对。该实验发现发表在《自然通讯》上，它有望在量子设备中得到重要应用。

由芬兰阿尔托大学的Pertti Hakonen教授领导的研究小组表明，热电效应提供了一种在新设备中产生纠缠电子的新方法。热电效应(Thermoelectric effect)是一个由温差产生电压的直接转换，反之亦然。

研究人员设计了一种器件，其中超导体上铺有石墨烯和金属电极。超导性是由被称为“库珀对”的纠缠电子对引起的。研究人员利用温差，使它们分裂，随后两个电子分别移动到不同的普通金属电极上，尽管产生的电子相距很远，但它们仍然纠缠在一起。

实验表明，库珀对分裂过程是将温差转化为超导结构中相关电信号的一种机制。

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https://scitechdaily.com/quantum-entanglement-of-electrons-using-heat/

独特的二维化合物可作为自旋电子量子计算机器件的潜在材料

休斯顿莱斯大学的研究人员发表了一篇论文，详细介绍了一种半导体锑原子薄层与铁电硒化铟的化合物，这种化合物在太阳能和量子计算方面有潜在的应用前景。研究结果在美国化学学会杂志Nano Letters上发表。

这种二维材料表现出的独特性质，取决于侧面和外部电场的极化。根据研究小组的说法，这个磁场可以用来稳定硒化铟的极化，这是一个长期以来一直寻求的特性，它往往会被钙钛矿等材料的内部磁场破坏，但对太阳能应用非常有用。向内移动磁场可以创造出适合太阳能电池板的材料，而向外转动磁场则有可能成为量子计算的自旋电子器件。

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https://thequantumdaily.com/2021/01/14/unique-2d-compound-future-contender-as-device-for-spintronic-quantum-computer/

FSU研究人员开发新技术，以研究量子计算机的候选材料

来自佛罗里达州立大学（FSU）国家强磁场实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）的物理学家团队开发了一种新技术，用于理解量子自旋液体的磁性。利用这项技术，研究人员分析了三氯化钌，一种理论上与量子计算兼容的化合物。

这项新技术使研究人员能够研究诸如三氯化钌等材料的磁能，其优点是能够以极高的精度测量非常小的样品。除此之外，这项研究还提供了一种新的方法来发现自旋液体的特性，也为证明氯化钌是自旋液体提供了支持。随着超声波频率的应用，他们更接近了解量子自旋液体这种潜在的不寻常性质。

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https://www.fsunews.com/story/news/2021/01/10/fsu-researchers-experiment-candidate-material-quantum-computers/6614209002/

分子化学为量子信息科学创造了一个新范式

由西北大学的化学家Danna Freedman和芝加哥大学的David Awschalom 领导的一个跨学科研究小组已经证明，分子化学可以用来合成分子，并将量子信息编码成分子的“自旋”状态。

据报道，研究人员在实验中使用了有机金属铬分子。他们用激光激发分子，然后测量发射的光量，使研究小组能够“读取”分子。报告还解释说，他们利用合成化学来改变分子的光学和磁学性质，展示了为特定用途制造量子比特的潜力。

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https://www.insidequantumtechnology.com/news/designer-qubit-breakthrough-opens-new-promising-molecular-chemistry-frontier-for-quantum-systems/

UKRI在新的量子技术项目中投资3100万英镑，以解决宇宙之谜

英国研究与创新局（UKRI）将对七个项目投资3100万英镑，以展示量子技术如何解决诸如暗物质和黑洞之类的宇宙谜团。

其中，诺丁汉大学领导的一个项目旨在研究早期宇宙和黑洞，而这些是目前实验室无法测试的。因此，该团队将使用量子模拟器来模拟早期宇宙和黑洞的条件，其精确度足以证实爱因斯坦广义相对论的一些预测。

由伦敦大学Royal Holloway领导的团队将开发用于搜索暗物质的新型量子传感器。

这些项目是UKRI战略优先基金的一部分，由科学及技术设施委员会（STFC）和工程及物理科学研究委员会（EPSRC）提供支持。

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https://www.openaccessgovernment.org/quantum-technology-projects-mysteries-universe/101437/

麻省理工学院年度量子黑客马拉松iQuHACK将于1月底举办

麻省理工学院将于1月底举办第二届年度量子黑客马拉松（iQuHACK）。如果想参加该在线活动，需在1月15日之前注册。

iQuHACK的目的是使来自物理、计算机科学和化学等各种背景的学生能够探索近期量子设备的改进和应用。

iQuHACK将于1月30日至31日在网上举行，1月29日（星期五）还将举行一次筹备研讨会，重点是NISQ设备的特性和应用。参加该活动的小组必须至少有3名成员，且成员不得超过5名。参赛人员只需要对Python有基本的了解，不需要量子信息的背景知识

该活动由麻省理工学院的学生团体iQuISE组织，他们对实验和理论量子信息科学、计算和通信领域有研究兴趣。在整个活动期间都将有来自硬件赞助商的指导。

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https://www.i-programmer.info/news/204-challenges/14277-online-quantum-computing-hackathon.html

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