周报 | 德国教授疑似破解RSA算法；大型强子对撞机发现4种新粒子

然而光子盒研究院出品 

德国教授疑似破解RSA算法

德国最有名的密码学家之一、法兰克福歌德大学数学和信息学系教授Claus Peter Schnorr，近日发布了一篇文章“Fast Factoring Integers by SVP Algorithms”，声称自己破解了RSA算法。这引起了密码学界的广泛关注。

Claus Peter Schnorr发明了Schnorr 签名算法，以他的名字命名的“Schnorr数字签名方案”，今天全世界都在应用。而其可以构建更高效和隐私性更强的区块链系统，一直备受区块链开发者们的关注。

RSA算法运用了数学“两个大的质数相乘，难以在短时间内将其因式分解”，且密钥越长，它就越难被破解。而数学家兼密码学家克Claus Schnorr的一篇论文声称，素因子分解可以简化为一个不那么棘手的“最短向量”问题。

增加密钥长度是确保算法领先于计算技术进步的标准反应，如果Schnorr的发现得到验证，即使部署了更长的密钥，该技术也能工作。如果是这样，大量依赖于RSA的安全系统将变得不安全，或者更容易受到攻击。

然而，这一发现尚未得到更全面的证明。萨里大学的计算机科学家 Alan Woodward教授告诉《瑞士日报》，这篇论文值得“仔细考虑”。“我不相信这篇论文证明了关于RSA的说法，但这并不意味着这个想法从根本上是错误的。”他补充说。

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https://portswigger.net/daily-swig/amp/prime-factor-mathematical-foundations-of-rsa-cryptography-broken-claims-cryptographer

欧洲大型强子对撞机(LHC)发现4种新粒子

欧洲核子研究中心（CERN）近日宣布，大型强子对撞机（LHC）发现了四种全新的粒子，它们是四种不同的四夸克态。研究已于近日发表在预印本网站arXiv。

LHC的主要目标之一，就是在实验室中在最小的尺度和最高的能量下探索物质结构，从而检验我们目前最好的自然理论——粒子物理学标准模型。自2009年LHC开始质子碰撞以来，它出色地完成了诸多任务，比如发现著名的希格斯粒子。

迄今为止，LHC已经发现了共59种新强子（由两个或更多夸克构成的粒子），包括此次最新发现的四夸克态，以及其他诸多粒子。

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https://theconversation.com/cern-scientists-discover-four-new-particles-heres-why-they-matter-155800

以色列拨款6000万美元建造第一台量子计算机

以色列正在寻求建造其第一台量子计算机，以此加入全球争夺世界上最重要的新兴技术之一的竞赛。据以色列国防部科技基础设施部副部长Aviv Zeevi透露，国防部科技创新局正在接受跨国公司、以色列企业和大学的投标，为一个1.98亿谢克尔（约合6000万美元）的项目建造一台30至40量子比特的计算机。他预计中标者将在年底前开工。

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https://www.bloomberg.com/news/articles/2021-03-03/israel-allocates-60-million-to-build-first-quantum-computer

NIST和Xanadu研究人员开发出动态可编程的全栈光量子计算机

美国国家标准技术研究院（NIST）和加拿大量子计算初创公司Xanadu的研究人员披露，他们正在开发一种能够执行三种重要量子算法的全栈光量子计算机，其中包括可用于量子化学和图形相似性的算法。他们的论文“Quantum circuits with many photons on a programmable nanophotonic chip”已发表在《自然》杂志上。

研究人员指出，到目前为止，还没有光量子计算机被证明能够同时动态可编程和易于扩展到数百种模式和光子，并且能够访问一类量子电路。当系统大小被扩展时，这些量子电路不能被经典硬件有效地模拟。他们写道，“我们报告了一种基于可编程纳米光子芯片的新设备的结果，该芯片在一台可扩展的机器上包含了所有这些功能……虽然我们的设备在当前的规模下可以很容易地由经典计算机模拟，但开发的架构和平台可能使未来几代此类机器无法再轻易被经典计算机模拟，并执行经典计算机系统实际上无法模拟的任务。”

研究人员围绕高斯玻色采样、振动光谱和图形相似性这三类问题进行了测试。当运行在量子计算机上时，这三种方法都显示出能够解决经典计算机无法解决的问题的前景。

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https://www.hpcwire.com/2021/03/03/nist-xanadu-researchers-report-photonic-quantum-computing-advance/

我国科学家研制成功新型可编程光量子计算芯片

国际权威期刊Science Advances(《科学进展》)发表了我国科学家研制成功新型可编程光量子计算芯片的重要成果。论文第一作者及通讯作者、军事科学院国防科技创新研究院研究员、北京量子信息科学研究院兼聘研究员强晓刚表示，这一芯片首次实现了对量子漫步演化时间、哈密顿量、粒子全同性、粒子交换特性等要素的完全编程调控，从而支持实现多种基于量子漫步模型的量子算法应用。

强晓刚表示，这种新型可编程光量子计算芯片，可实现多种图论问题的量子算法求解，有望应用在数据搜索、模式识别等领域。

科研人员采用硅基集成光学技术，设计实现了可编程光量子计算芯片。芯片上集成了纠缠光子源、可配置光学网络等，通过电学调控片上元件实现对光量子态的操控，从而实现量子信息的编码和量子算法的映射，具有高集成度、高稳定性、高精确度等优势。通过对所研制光量子计算芯片的编程运行，演示了顶点搜索、图同构等图论问题的量子算法求解。

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https://mp.weixin.qq.com/s/7VtQuvW0auZL-337usmCbQ

UCLA工程学院获得NSF拨款以改进量子计算芯片

加州大学洛杉矶分校(UCLA)电气与计算机工程教授Kang Wang和他的同事获得了美国国家科学基金会(NSF)为期一年的92万美元资助，为未来的量子计算开发一种新的互连技术。该项目由Kang Wang教授领导，将研究如何改进量子计算芯片。

目前的障碍之一在于量子互连，它涉及到将精细的量子信息从计算机芯片的一部分转移到另一部分。在经典计算机中，互连是将多个晶体管相互连接并完成计算机电路的线路。在量子领域，这些互连必须经过精心设计，将它们与环境噪声隔离开来，以保护存储和处理量子信息的脆弱量子比特。

穿过这种材料的量子信号只在一个方向上移动，允许信息向外传输，同时阻挡可能干扰量子系统的噪声。在互连中使用这些材料的新量子计算机芯片可以克服量子计算中的几个技术障碍，例如提高性能、减少硬件占用空间以及将不同的量子计算机连接到一个更大的网络中。

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https://www.hpcwire.com/off-the-wire/ucla-engineering-faculty-receives-nsf-grant-to-improve-quantum-computing-chips/

美国学生成功开发量子教育网站

美国达特茅斯学院的博士在读生Kanav Setia和麻省理工学院的本科生Jason Necaise创建并试用了qBraid，这是一个用于学习、编程和运行量子算法的量子计算平台，课程涵盖高中到研究生。

qBraid网站上目前列出了三门课程：QuBes，面向高中三年级和四年级学生；QuInts，面向本科或具有一定数学背景的专业人士；即将推出的QuPro，这是一个面向该领域研究生和研究人员的实用教程集。

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https://www.stanforddaily.com/2021/03/02/stanford-students-work-to-demystify-quantum-computing-for-high-schoolers/

美国将建立技术竞争力委员会

3月1日，美国国家人工智能安全委员会(NSCAI)发布了一份长达756页的最终报告，提出了对于总统拜登、国会及企业和机构的数十项建议。NSCAI由五角大楼于2018年成立，旨在研究人工智能和相关技术对国家安全的影响，并领导一项保持美国领先地位的计划。

这份报告已在委员会内部投票获得通过。主要建议包括：到2026年，将非军事部门在人工智能研究上的支出翻一番，达到每年320亿美元，增强美国半导体的制造能力，为学术界和工业界的研究人员建立一个国家人工智能研究网络，培养和留住更多的人工智能人才，以及建立一个由副总统领导的技术竞争力委员会，包括人工智能和其他新兴技术，如生物技术和量子计算。

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https://mp.weixin.qq.com/s/N0oV76yCN3bGmhfaQHU_Yg

中国科大新增设“量子信息科学”等5个本科专业

近日，教育部公布了2020年度普通高等学校本科专业备案和审批结果（教高函〔2021〕1号），中国科学技术大学获批新增设“量子信息科学”、“工程物理”、“环境科学与工程”、“网络与新媒体”、“人工智能”5个本科专业。

为了适应国家发展战略和区域经济社会发展需要，促进学校“双一流”建设，中国科学技术大学根据通知要求，组织各学院申报了“工程物理”等4个备案本科专业、“量子信息科学”等3个目录外新专业，其中4个备案专业和1个新专业成功获批。

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https://mp.weixin.qq.com/s/MTLExYKh_lVr17_i6vol7A

科技部：加快量子信息等核心技术的突破

在2月26日举行的国务院新闻办公室的新闻发布会上，科技部部长王志刚表示，面向“十四五”，我国将加快核心技术的突破，在量子信息、人工智能、生物育种等领域实施一批科技重大项目。

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https://finance.ifeng.com/c/84B6Cq1qo9Q

澳大利亚公司Q-CTRL和 Fleet 合作开发用于空间探索的量子传感技术

澳大利亚公司Q-CTRL与纳米卫星技术初创公司Fleet Space Technologies公司合作，开发用于太空探索的量子传感和导航技术。这两家澳大利亚初创公司由于参与了由Fleet成立的Seven Sisters航天工业财团而达成了合作。该财团由专注于为地球、月球和火星开发先进勘探技术的澳大利亚公司和学术机构组成。

悉尼大学的衍生公司Q-CTRL将与Fleet一起应用包括通过基于量子的重力检测和磁场传感器对液态水和矿物质沉积物进行远程检测。Q-CTRL计划利用其与航空财团的合作，为国防、金融和缓解气候变化提供地理空间情报的新商业应用。

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https://q-ctrl.com/blog/australian-space-consortium-to-leverage-q-ctrls-quantum-based-technologies/

QPIAI和IISC启动AI和量子计算的联合认证课程

量子计算初创公司QpiAI和印度科技学院（IISc）推出了AI和量子计算的联合认证课程，旨在提升亚洲和欧洲的企业、学校的技能。认证课程将于2021年5月1日开始。

QpiAI、QpiCloud和SuperQ的母公司Qpi Technology holdings的创始人兼首席执行官Nagendra Nagaraja说，“ QpiAI是一家AI建模和量子计算公司。我们已经在大型企业部署了我们的旗舰平台QpiAI-Pro。QpiAI-Pro、QpiAI-Enterprise和QpiAI-Quantum是世界上最先进的人工智能和量子建模平台，具有量子计算和量子计算后端，用于生成高性能模型。”

“QpiAI-Explorer是一个入门级的人工智能建模和量子计算平台，可以在笔记本电脑上运行，而无需使用昂贵的云资源。QpiAI和IISc目前打算提供3种认证：人工智能1级、人工智能2级和人工智能与量子计算联合认证，以帮助培训大型企业、学校和大学的劳动力。这将加速人工智能和量子计算技术的采用并有助于其民主化。”

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https://www.hindustantimes.com/brand-post/qpiai-iisc-launch-joint-certification-for-ai-and-quantum-computing-101614767356272.html

IBM量子计算机首次用于模拟高能粒子碰撞

美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）的物理学家们在一项原理证明研究中证明了量子理论可以与经典物理学并行工作，表明量子计算机如何补充模拟高能粒子碰撞的经典方法。

在他们发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上的研究中，Christian Bauer及其同事创建了一种用于parton shower的量子算法。为此，他们开发了一个粒子物理标准模型的简化版本，该模型具有完整模型的一些功能，但对当今的量子计算机执行起来足够简单。然后，他们使用IBM Q Johannesburg芯片来计算此简化模型中可能发生的粒子过程的细节。

该IBM芯片有20个超导量子比特，LBNL科学家使用云访问对其进行编程，使用48个量子门操作，在5个量子比特上运行其量子parton shower算法。当他们将真实芯片的输出与IBM量子计算机模拟器的预测进行比较时，他们发现了极好的一致性——这表明该计算机在其粒子模型中完全捕获了量子效应。

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https://mp.weixin.qq.com/s/_U6wnp6mkC-b1kKInDKy9w

CQC实现有史以来最大的量子自然语言处理任务

剑桥量子计算(CQC)的一个研究小组报告说，他们朝着使用量子计算机使用自然语言处理(NLP)创建感知计算迈出了重要一步，这一进步可能导致一系列技术的显著改进，包括语音助手(如Siri和Alexa)、远程医疗和情感分析。

在一项研究中，该团队展示了量子计算机上有史以来最大的自然语言处理(NLP)任务。研究成果发布在arxiv上。

这篇论文首次提出了常见自然语言处理任务的“中等规模”实现。该实验在IBM量子计算机上完成的，将句子实例化为参数化量子电路，将词义嵌入为量子态，量子态根据句子的语法结构“纠缠”在一起。

本文建立在先前的概念验证(POC)工作的基础上，并且显著地对使用的更大的数据集实现了收敛。该团队的目标之一是以自然语言处理研究者和实践者容易理解的方式描述量子自然语言处理(QNLP)及其结果，从而为自然语言处理社区参与语言处理的量子编码铺平道路。

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https://mp.weixin.qq.com/s/xjWWUONSzF7dbdHz3-Bkmg

美国公司利用量子技术建立新冠疫苗分发平台

据美通社报道，Entanglement 作为美国深科技公司，已创建了一个先进的疫苗分发平台，该平台使用突破性的量子计算技术和先进的数据模型，提供了前所未有的服务能力。

这种优化解决问题的方案可以帮助美国联邦、州和地方领导人模拟和运行各种情景，在瞬息万变的环境中制定和实施有效且公平的疫苗接种分配计划。这可以帮助策划者和运营商应对COVID-19工作时，加快对美国居民的疫苗接种计划。

该公司的平台解决了与当前疫苗管理和分发相关的三个常见问题：（1）数据质量差；（2）缺乏适应不断变化条件的灵活性；（3）无法实时优化和再优化计划。

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https://mp.weixin.qq.com/s/8i-eGzsX6JjlOEGooCCV0A

本源量子推出新款物联网芯片

本源物联网最新款4G CAT1 DTU研发成功,产品型号为BC1432Y-GD，支持最大下行速率10Mbps和最大上行速率5Mbps，支持LTE-FDD、LTE-TDD、、GSM和GPRS多种网络制式，提供多种协议的无线远距离透传，高精准定位功能。

采用国产ASR3601芯片、移远国产方案，实现数据的可靠连接和高效处理。集成GPS、北斗（BeiDou）、格洛纳斯（GLONASS）、伽利略（Galileo）四大成熟卫星定位系统模块，可量身定制定位系统模块，可选择性大，定位精度高。

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https://mp.weixin.qq.com/s/bd_V2rEqjKd7S697QlniMg

普渡大学的研究人员开发了可编程交换机，为量子互联网奠定了基础

普渡大学（Purdue University）的工程师们已经解决了量子网络的发展受到限制的问题，而现在量子网络的规模足以可靠地支持一小部分用户。这一方法有助于为大量的量子计算机、量子传感器和其他量子技术上线并互联奠定基础。

该团队部署了一个可编程的交换机，通过选择和重定向携带不同数据通道的光波长来调整每个用户的数据传输量，这样就可以在网络变大时增加用户数量而不增加光子损耗。

普渡大学电气和计算机工程特聘教授Andrew Weiner说：“我们展示了一种只需一件设备（波长选择开关）就可以进行波长路由的方法，原则上可以建立一个由12到20个用户甚至更多用户组成的网络。”“以前的方法需要物理交换几十个固定的滤光片，这些滤光片被调谐到不同的波长，这使得调整用户之间连接的能力实际上不可行，光子损失的可能性更大。”

工程师们不需要在每次新用户加入网络时都添加这些过滤器，只需对波长选择开关进行编程，就可以将携带数据的波长定向到每个新用户身上，从而降低运营和维护成本，并提高量子互联网的效率。

波长选择开关也可以被编程来根据用户的需要调整带宽，这在固定的滤光片中是不可能的。一些用户可能使用的应用程序比其他用户需要更多的带宽，类似于通过基于web的流媒体服务观看节目比发送电子邮件使用更多的带宽。

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https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2021/Q1/a-quantum-internet-is-closer-to-reality,-thanks-to-this-switch.html

研究人员从石墨烯中诱导出了“人工电磁结构”，有望实现强大的量子计算机

布法罗大学的一支研究团队设法在石墨烯中诱导出了“人工电磁结构”，有望在自旋电子学的新兴领域产生重大影响。具体来说，石墨烯和自旋电子学相互独立，各自拥有从根本上改变商业和社会许多方面的巨大潜力。但却从未有研究将这两者结合起来，以证明其协同效应。

研究人员在石墨烯和磁铁周围的不同位置放置8个电极，以测量它们的导电性。电极显示出令人惊喜的结果——磁铁在石墨烯中诱导了一种人造的磁性结构，这种结构即使在石墨烯远离磁铁的区域也能持续存在。

此外，研究发现，即使从石墨烯和磁铁的接触点看几微米远，这些特性也完全可以压倒石墨烯的天然特性。这个距离（微米是一米的百万分之一）虽然小得难以置信，但从显微镜上看却相对较大。

这些发现提出了与石墨烯磁性织构的微观起源有关的重要问题。而磁性石墨烯或为新兴的“自旋电子学”开辟新的研究方向。与当前的电子设备相比，它至少能够对数据实现更密集的编码，提供了将更多数据打包到更小的设备中的潜力，从而提高了半导体、量子计算机、大容量存储设备和其他数字电子产品的能力。

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https://scitechdaily.com/artificial-magnetic-texture-induced-in-graphene-may-lead-to-powerful-quantum-computers/

美国陆军研究人员成功制造里德堡原子传感器

美国陆军研究实验室的研究人员说，他们利用激光束激发的里德堡原子，建造了一个量子传感器来探测完整的射频频谱。发表在《应用物理评论》上的研究结果显示，里德堡原子传感器可以在高达20GHz的频率上接收蓝牙、Wi-Fi、AM和FM收音机以及其他通信信号。

尽管需要更多的工程和物理工作，但该装置有可能为军事通信、频谱感知和量子电子战（EW）释放新的潜力。最终，研究人员说，一个完全开发的里德堡原子传感器将导致一种强大的新形式的量子电子战，其中仪器将首次能够探测整个无线电频谱。

“量子传感器，包括这里演示的传感器，提供了无与伦比的灵敏度和准确性以检测广泛的任务关键信号，”陆军研究员和里德堡原子传感器研究的共同作者DavidMeyer博士说。

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https://www.militaryaerospace.com/rf-analog/article/14198508/quantum-electronic-warfare-ew-radio-frequency-spectrum

爱荷华大学领导的研究小组正致力于开发一种基于钻石的混合量子系统

一组来自爱荷华大学、康奈尔大学和俄亥俄州立大学的理论物理学家发表了一项研究，声称钻石可以用来加速计算机搜索算法、解码加密信息以及通过在量子层次上操纵信息提供高度安全的通信。其研究得到美国能源部基础能源科学办公室的资助。

发表在伦敦物理研究所期刊《量子技术材料》的论文《通过单个磁振子模式预测固态自旋的强耦合》（Predicted strong coupling of solid-state spins via a single magnon mode）中，研究小组提出了一种方法来启动一个混合量子系统，该系统由“金刚石氮空位（NV）色心自旋耦合到低阻尼、低力矩的有机铁磁体钒四氰乙烯的磁振子模式”组成。

这项研究的第一作者、爱荷华大学物理与天文学系的博士后研究员丹尼斯Denis R Candido说：“我们提出了一种实用的方法，利用一个小磁盘的响应，在比典型耦合长度大1000倍的距离上耦合不同的金刚石缺陷。”

该团队预测，钻石在原子定位上与小磁铁之间的耦合缺陷将产生量子比特，量子比特可以比传统计算机位更好地操纵信息。

通讯作者、爱荷华大学物理学教授Michael Flatte说：“虽然距离仍然很短，但据预测，这将使数百万个量子比特同时进入通信范围。”。“这将形成一个‘量子总线’，促进不同量子比特之间的量子信息传输。”

对量子信息科学界来说，量子总线和量子比特传输的改善只能是一个积极的信号，即钻石不仅是昂贵的宝石，而且在新兴的量子信息领域发挥着重要作用。

详情：

https://thequantumdaily.com/2021/03/02/university-of-iowa-led-research-team-is-working-towards-the-development-of-a-hybrid-quantum-system-based-on-diamonds/

中国科大在量子资源领域取得重要进展

中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子信息基础理论研究中取得重要进展。该团队李传锋、项国勇研究组与华沙大学Alexander Streltsov等人合作，对复数这种量子资源进行了深入的研究，并取得一系列重要的进展，相关结果以“Editors’ Suggestion”（编辑推荐文章）的形式于3月1日在国际著名物理期刊《Physical Review Letters》和《Physical Review A》上联合发表。

项国勇等人将复数作为一种量子资源，揭示了其在局部量子态区分中有着不可替代的作用，并且更进一步在量子资源理论的框架下，研究了该种资源的度量方式以及在各种量子操作下的转化问题。他们从理论上完全解决了复数大小的鲁棒性度量问题、单比特量子态在自由操作下的转化问题以及任意纯态的在自由操作下的相互转化概率问题。项国勇等人利用参量下转换制备的双光子纠缠态，进一步测定并比较了当仅用实数测量基和可使用任意测量基情形下的局部量子态区分的成功概率，成功观察到了当使用复数测量基时其成功概率的增加，从而验证了复数在量子力学中具有重要的作用。

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https://mp.weixin.qq.com/s/wOKRofAS5wCXaPzkzM6_8Q

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