周报 | 谷歌“悬铃木”展示了量子纠错;量子计算第一股首日市值2亿美元

光子盒研究院出品

谷歌演示了量子计算机可以检测和修复计算错误

谷歌已经证明，它的“悬铃木”量子计算机可以检测和修复计算错误，这是实现大规模量子计算的关键一步。

谷歌量子人工智能研究团队实现了嵌入在超导量子比特的二维网格中的一维重复码，证明了比特翻转或相位翻转错误的指数级缓解，当量子比特的数量从5个增加到21个时，每轮的逻辑错误减少了100倍以上。至关重要的是，这种错误缓解在50轮纠错后是稳定的。研究团队还介绍了一种高精度分析错误相关性的方法，可以在执行量子纠错时表征错误局部性。

最后，团队使用同一个设备上的二维表面码，用一个小的逻辑量子比特进行错误检测，并且表明一维和二维码的结果与使用简单去极化错误模型的数值模拟一致。这些实验演示为构建具有超导量子比特的可扩展容错量子计算机奠定了基础。

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https://www.nature.com/articles/s41586-021-03588-y

量子计算公司QCI登陆纳斯达克

7月15日，量子计算公司Quantum Computing Inc.(QCI)在纳斯达克资本市场上市，股票代码QUBT，首日收盘价6.88美元，上涨4.24%，总市值1.99亿美元。这也是全球第一家上市的纯量子计算公司。

纳斯达克分为三个层次：纳斯达克全球精选市场、纳斯达克全球市场和纳斯达克资本市场，其中纳斯达克资本市场针对市值较小公司，上市标准相对较低。此次QCI上市就是纳斯达克资本市场。

QCI的旗舰产品Qatalyst（此前称作Mukai）是一个量子应用加速器，用于复杂的计算。根据QCI的说法，Qatalyst使企业能够使用量子计算来解决供应链、物流、药物发现、网络安全和运输问题。

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https://mp.weixin.qq.com/s/b79suJ0oPyOrD07Mp5_PWA

美国Duality量子孵化器推出两个月就成立了六家初创公司

Duality是美国第一个专业的量子初创公司孵化器，目前新加入了六家初创公司。Duality由芝加哥大学的Polsky创业与创新中心和芝加哥量子交易所(CQE)、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校、阿贡国家实验室（ANL）和P33创立。

六家初创公司分别是：

•Axion Technologies是一家位于佛罗里达州的公司，由Carol Scarlett领导，正在开发用于高性能计算系统的量子随机数发生器。

•Great Lakes Crystal Technologies是一家由Keith Evans领导的位于密歇根州的公司，正在开发用于光子学、电子学和量子技术应用的半导体级金刚石材料的商业制造工艺。

•qBraid是一家由Kanav Setia领导的位于新罕布什尔州的公司，正在开发一个基于云的平台，用于管理访问其他量子计算软件和硬件。

•QuantCAD是一家由Michael Flatte领导的位于艾奥瓦州的公司，正在开发用于模拟高分辨率量子传感器等量子设备中的噪声和电流的模拟软件。

•Quantopticon是一家由Mirella Koleva领导的位于英国吉尔福德的公司，正在开发用于设计和优化量子光学设备的模拟软件。

•Super.tech是一家由Pranav Gokhale领导的位于伊利诺伊州的公司，正在开发通过优化从算法到控制脉冲的系统堆栈来加速量子计算应用程序的软件。

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https://polsky.uchicago.edu/2021/07/15/duality-quantum-accelerator-accepts-six-startups-into-inaugural-cohort/

到2026年，金融机构将在量子计算上花费4.5亿美元

根据IQT Research数据，到2026年，出售给银行和金融机构的量子计算机和相关服务的收入将达到4.5亿美元，到2030年将增长到略高于20亿美元。

受量子计算影响的领域将包括贸易结算、风险建模、加速AI/ML、基于目标的投资、投资组合构建、税收损失收缴、欺诈检测、客户关系管理、动态投资组合管理、信用评分、货币套利和衍生品定价。IQT Research认为，量子计算有可能像过去数字计算和高频交易那样颠覆金融服务。

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https://www.insidequantumtechnology.com/press-releases/

微软宣布提供Azure Quantum积分奖励、Python SDK支持和新开发功能

微软宣布了针对其Azure Quantum云平台用户的几项新功能和其他激励措施。这包括价值高达1万美元的量子积分，与量子Python SDKs、Jupyter Notebook的直接连接，以及用于更大和更复杂模拟任务的几个新模拟器。

随着量子计算市场的持续增长，Azure Quantum云平台将变得越来越有竞争力，这些发展旨在让新用户更容易开始使用，或者使用竞争对手平台的现有用户尝试不同的平台。

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https://quantumcomputingreport.com/microsoft-announces-credits-python-sdk-support-and-new-development-capabilities-for-azure-quantum/

量子医疗软件公司Kuano.ai种子轮融资100万英镑

总部位于英国伦敦的量子医疗软件公司Kuano.ai种子轮融资100万英镑。投资者包括ACF Investors、o2h Ventures和一个总部位于剑桥的天使投资者联盟。

该公司打算利用这些资金扩大技术团队，进一步发展其平台和资产开发，包括其自己的一系列新型疗法，并创建一个数据库，用于其与学术和商业合作伙伴的合作。

在联合创始人兼首席执行官Vid Stojevic博士的领导下，Kuano将量子物理、人工智能(AI)和药物化学相结合，发现了专注于酶抑制的疗法。该公司正在利用其平台推进其针对未被满足医疗需求的新型疗法管道，以及与领先学术和商业合作伙伴的合作项目。

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https://www.finsmes.com/2021/07/kuano-ai-raises-1m-in-seed-funding.html

量子计算公司(QCI)与医疗数据分析初创企业达成合作伙伴

量子计算公司(QCI)是一家致力于桥接经典计算和量子计算的公司，该公司近日宣布其已与IPQ Analytics(IPQ)达成了合作伙伴关系。后者是一家位于美国宾夕法尼亚的医疗保健数据分析服务的初创公司。

该合作伙伴关系将为IPQ提供访问QGraph的QDetect社区检测技术的权限。IPQ可利用其患者的疾病知识图谱与QCI的这一由量子驱动的检测技术相结合，通过分析数据能生成新的由时间定义的疾病模型。据了解，QGraph是Qatalyst量子软件上的一个组件功能，而Qatalyst是QCI公司的旗舰产品。

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https://www.hpcwire.com/off-the-wire/qci-and-ipq-partner-on-novel-approach-to-drive-more-effective-clinical-trials-diagnoses/

国盾量子计算调控产品入选安徽省首台套重大技术装备

为推动制造业高质量发展，促进首台套重大技术装备的研发应用，安徽省经济和信息化厅日前公布了2021年第一批安徽省首台套重大技术装备名单，国盾量子24bit超导量子计算调控系统等137项产品入选。

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https://mp.weixin.qq.com/s/XwZCXdOtEyg0wL1tKm9MJw

量子软件公司Strangeworks整合IBM Qiskit运行时

量子计算软件公司Strangeworks宣布，它是第一个提供对Qiskit运行时(Runtime)的独家早期访问的IBM合作伙伴，Qiskit运行时作为IBM Quantum提供的一项新服务，可简化需要多次迭代的计算。Strangeworks生态系统包括Strangeworks QC™（社区版）和Strangeworks EQ™（企业版）现在都可以访问。

今年早些时候发布的Qiskit运行时是一种用于量子计算机的集装箱化服务。开发人员可以在Qiskit运行时执行环境中运行他们的程序，而不是在用户设备和基于云的量子计算机之间传递代码时积累延迟，IBM混合云减少了执行之间的时间间隔。

从7月8日开始，Strangeworks生态系统的用户可以通过一台7量子比特的IBM量子计算机免费使用这项令人兴奋的新技术。通过在quantumcomputing.com上注册，用户可以使用IBM Quantum目前提供的全部Qiskit运行时程序以及其他可用的运行时程序。

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https://mp.weixin.qq.com/s/-ENgFIYWj-gx5_4zqTZAcw

澳大利亚公司成功开发了量子比特控制芯片

7月12日，澳大利亚上市公司Archer Materials宣布在微观尺度的量子比特材料上实现了量子比特控制芯片，这标志着作为该公司12CQ量子计算芯片开发的一部分取得了重大进展。

Archer最近对用于初始量子比特控制测量的定制量子控制设备进行了表征、优化和非优化，并开发了先进的设备设计。根据最新公告，Archer展示了首次在微观尺度量子比特材料上通过芯片实现量子比特控制。

研究人员正在各种实验室设施中进行设备制造和特性测量。Archer首次记录了连续波电子自旋共振(cwESR)信号，该信号由集成微观量子比特的特制超导片上谐振器半导体器件产生。

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https://mp.weixin.qq.com/s/qDij7U6GRFXku1iy1ILVLQ

宝马量子计算挑战赛正式启动

宝马宣布与亚马逊网络服务公司(AWS)合作举办量子计算挑战赛，鼓励参赛者提出创新的量子算法，并在真正的量子计算技术上测试他们的解决方案。

宝马量子计算挑战赛将聚焦量子计算的四个潜在用例：

•自动驾驶功能的传感器位置优化

•生产过程中材料变形的模拟

•生产前车辆配置的优化

•用于自动质量评估的机器学习

挑战分为两轮，第一轮是概念开发阶段，于2021年9月24日结束，然后在2021年10月15日之前进行第一次审查和宣布入围。第二轮是验证阶段，选定的团队可以在2021年11月29日之前验证他们的解决方案。一周后，将在2021年12月6日至7日组织一个几天的比赛，在Q2B会议上宣布将获胜者名单。

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https://mp.weixin.qq.com/s/7YFiPo9hJ81nU0_QmNNfvg

抗癌药制造商与Rigetti推进量子计算应用于药物发现领域

7月13日，Rigetti Computing英国公司宣布将与量子操作系统开发商Riverlane和抗癌药制造商Astex Pharmaceuticals合作，利用Rigetti量子云服务(QCS)开发模拟分子系统的集成应用程序，为可能改变药物发现的商业应用铺平道路。

Rigetti技术合作伙伴高级副总裁Mandy Birch表示：“我们的合作汇集了从硬件到用户的完整量子供应链，使我们能够开发量身定制的方案来解决在制药行业具有实际价值的问题。该项目为Rigetti量子云服务在制药行业的商业应用奠定了基础。”

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https://mp.weixin.qq.com/s/D83Zp_dzTNv09zfKgXYfGQ

荷兰初创公司QuantWare推出首款外售量子处理器

一家荷兰初创公司QuantWare推出了世界上第一款对外销售的量子处理器，此举可能将为量子计算产业带来新的商业模式。该公司将提供的第一代量子处理器Soprano仅包含五个transmon量子比特。预计在未来几年内每年会将其量子比特数增加两到四倍。

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https://mp.weixin.qq.com/s/zRJ3h14UaOJPotJArNSsiQ

拉脱维亚国有运营商将进行量子网络研究

拉脱维亚国有运营商LVRTC与拉脱维亚大学数学与信息学研究所(LU MII)签署了合作备忘录，双方计划合作进行量子数据传输。

LU MII于2019年开始量子技术研究，与合资企业ID Quantique建立合作，并部署了QKD研究平台CLAVIS 3。LU MII近期开始了量子密码领域的一个大型研究项目。

LVRTC感兴趣的是识别和探索量子数据传输和其他功能的潜力。预计在合作期间，将利用其首都里加以外的宽带光纤网络和最新、最强大的数据中心的能力，创建一个50公里的量子数据传输网络试点。

双方计划在一个月内在试点网络上测试量子密钥分发(QKD)技术。

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https://www.telecompaper.com/news/lvrtc-university-of-latvia-to-cooperate-on-quantum-networks-research--1389746

Quantum Delta NL为量子创业公司推出了200万欧元的“LightSpeed Fund 1”微型基金

Quantum Delta NL宣布推出一只200万欧元的微型基金，名为“LightSpeed fund 1”。该基金将专注于支持早期量子创业公司。近期宣布将开始销售量子处理器的QuantWare是第一家获得LightSpeed资助的初创公司。

该基金是Quantum Delta NL的战略路线图的一部分，旨在增加荷兰量子初创公司的数量。目前，荷兰有7家量子初创公司，Quantum Delta NL的使命是到2027年将这一数字增加到100家。这些公司被认为对荷兰经济具有重大价值。

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https://quantumdelta.nl/quantum-delta-nl-launches-two-million-euro-micro-fund-for-quantum-startups/

SES领导的联盟将建设卢森堡量子通信基础设施

卢森堡量子通信基础设施项目(LuxQCI)由卢森堡国务部媒体、电信和数字政策司(SMC)协调，并在卢森堡国家LuxIMPULSE计划下得到欧洲航天局(ESA)和卢森堡航天局(LSA)的支持，该项目将建立一个安全的通信屏障，以应对基于量子技术的网络威胁。为了设计LuxQCI，卢森堡成立了一个由InCert、itrust consulting、LuxConnect、LuxTrust和卢森堡大学(SnT)组成的联盟，该联盟由SES的全资子公司SES Techcom领导。

LuxQCI的主要功能之一将是确保量子密钥分发(QKD)，这是一种使用量子力学的超安全加密形式。通过卫星，QKD可以保护机密数据、电网、政府通信和数字交易，包括抵御量子计算机的攻击。一旦投入运行，LuxQCI将保证数字交易的安全性和地理上分散的地区的机密信息传输的安全性。基础设施的早期用户将是需要超安全数据传输的政府和机构当局以及商业部门。QCI最终将发展成为量子互联网，连接量子处理器和传感器，并实现欧盟范围的分布式量子计算和通信能力。

LuxQCI是欧洲量子通信基础设施(EuroQCI)的一个组成部分，EuroQCI是欧盟委员会的一项倡议，于2019年6月正式启动，代表了27个欧盟成员国所有国家基础设施的联盟。卢森堡是签署这项宣言的首批七个会员国之一。

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https://www.businesswire.com/news/home/20210712005866/en/SES-led-Consortium-to-Define-Luxembourg%E2%80%99s-Quantum-Communication-Infrastructure-for-Europe

清华大学段路明研究组实现微波频段的按需存取量子存储器

近日，清华大学交叉信息研究院段路明研究组在量子存储领域取得重要进展，首次在实验中借助对多谐振器系统的动态调控实现了对单光子水平微波脉冲的保相存储和读取，并利用此方法展示了对时分编码量子比特（time-bin qubit）的按需存取。

该成果论文近日发表于国际学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

在此项工作中，研究人员将超导量子干涉器（SQUID）作为可控电感嵌入共平面波导谐振腔构建出可快速调频的微波谐振器，并以目标频率对应半波长作为间距将多个调频谐振器等间隔耦合在宽频传输线波导上形成阵列，通过对每个超导量子干涉器磁通量的精确调控，实现了一个可快速收展的频率梳结构。

通过对频率梳在不同阶段的动态调频，实现了对带宽10MHz~55MHz的单光子水平弱相干态微波光子的可控存入和读取。此外，基于频率梳的存储过程具有很高的相位保真度并且可同时存储多个模式的脉冲光子，研究人员进而实现了对一个时分编码飞行量子比特的按需存取。此器件结构类似一个原子频率梳，将谐振腔作为人工原子提供了更多的设计和调控自由度，并且能够兼容超导量子计算芯片工艺和结构，易于集成，对于发展含存储模块的超导量子计算系统有重要价值。

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https://iiis.tsinghua.edu.cn/show-9325-1.html

中国科大实现室温下单个碳化硅自旋色心的高对比度读出与相干操控

中国科学技术大学郭光灿院士团队在碳化硅色心自旋操控研究中取得重要进展。该团队李传锋、许金时等人与匈牙利魏格纳物理研究中心Adam Gali教授合作，在国际上首次实现了单个碳化硅双空位色心电子自旋在室温环境下的高对比度读出和相干操控。

这是继金刚石氮空位(NV)色心后第二种在室温下同时具有高自旋读出对比度和高单光子发光亮度的固态色心，该成果对发展基于碳化硅这种成熟半导体材料的量子信息技术具有重要意义。该成果于2021年7月5日在线发表于《国家科学评论》(National Science Review)杂志上。

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https://mp.weixin.qq.com/s/TpsU2v0XMQg-5J5ZhX8kRw

欧洲团队展示了光量子计算的通用性和可扩展性

在一篇7月8日发表的《自然·物理学》(Nature Physics)论文中，，丹麦科技大学(DTU)物理基础研究中心bigQ的研究人员已经实现了光量子计算机的完整平台。该平台具有通用性和可扩展性，所有操作都在室温下进行，并且与标准光纤网络直接兼容。

他们通过将12个门(10个单模式门和2个模式门)组合成一个简单的量子线路来说明其计算灵活性。单模式门和双模式门可以在团簇态的6个输入模式上按任意顺序组织，从而有可能实现无限深度的任意6模式线路变换。

此外，由于该平台的电信兼容性，多个处理单元可以直接组合和扩展，而不需要复杂的量子转换。更一般地，这里用于构造和扩展光团簇态的全时间编码，可以使用光谱和空间自由度代替。

这项研究的第一作者兼通讯作者Mikkel Vilsbøll Larsen表示：“我们展示的一系列通用门至关重要。因为它意味着，只要有正确的输入，任意算法都可以在我们的平台上实现。计算机是完全可编程的。”

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https://mp.weixin.qq.com/s/9s57BBuV76yQdcwF4xf6Jg

中科院物理所无液氦稀释制冷机成功实现10mK以下极低温运行

7月12日，从中国科学院物理研究所获悉，该所自主研发的无液氦稀释制冷机原型机成功实现10.9mK（零下273.1391度，即绝对零度以上0.0109度）的连续稳定运行，满足超导量子计算需要的条件，单冲程运行模式可低于8.7mK（零下273.1413度，即绝对零度以上0.0087度），基本达到了国际主流产品的水平。这标志着我国在高端极低温仪器研制上取得了突破性的进展。

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https://mp.weixin.qq.com/s/_mw7omosCmGgf_pDbG30vg

IBM实现了一组机器学习问题的量子指数加速

寻找可以实现量子加速的潜在应用是量子计算领域的核心目标。特别地，在机器学习中建立量子优势受到了广泛的关注。在这个方向上，目前已经出现了一些用于机器学习任务的量子算法，它们承诺多项式和指数加速。

7月12日的一篇《自然·物理学》论文表明，IBM实现了这一点。第一作者是来自加州大学伯克利分校的刘云超(音)，目前他是IBM的实习生。

在这项研究中，IBM提出了一个量子核(kernel)算法，在只允许数据经典访问的情况下，相比经典机器学习算法，它在一个分类问题上提供了可证明的指数加速。

这篇论文可以被视为量子机器学习领域的一个里程碑，因为它证明了在现实假设下一种容错实现的量子核方法的端到端量子加速。在这项工作之前，虽然已经提出了一些量子机器学习算法，但是这些算法要么需要强输入假设，要么没有严格证明它们的优势。现在，IBM确实使用量子核估计算法在一组机器学习问题中实现了量子加速，而且是指数加速。

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https://mp.weixin.qq.com/s/rgbV7Az5LAImKGE5lmXlTA

量子软件公司Phasecraft揭示了一种更有效的方法来模拟材料

基于英国量子软件初创公司Phasecraft发布的新技术，全球研发工作中最重大的挑战之一——高效和准确的材料模拟——可能离解决问题更近一步。

Phasecraft的Joel Klassen是最近一项研究的共同领导者，他解释说：“量子计算最令人兴奋的潜在应用之一是模拟材料等物理系统。使用新的工具，比如量子计算机，来更好地理解自然世界是如何运作的，这在历史上常常会带来巨大的技术突破。我们的结果减少了执行这些模拟所需的资源，使此应用程序更接近现实。”

“化学和材料科学等许多重要领域都与物理系统中费米子粒子有关。众所周知，费米子很难在普通计算机上模拟，因此能够在量子设备上有效地模拟费米子将为解决这些研究领域的难题提供一条更快的途径，比如理解高温超导性或提高化学反应效率，”共同领导了这项研究的Charles Derby评论道。

在这些发现的基础上，Phasecraft正在进行小规模实验，以证明量子硬件上的这些资源改进和错误缓解方法，并与已建立的行业合作伙伴合作，探索如何将其应用于电池材料模拟。

Phasecraft顾问和研究贡献者Johannes Bausch解释说：“这种新方法的另一个引人注目的部分是集成到费米子编码中的错误检测和缓解，这在短期、嘈杂的量子硬件中尤其重要。”。

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https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-07/p-pra071221.php

阿尔托大学用石墨烯解锁了无辐射的重费米子量子技术

近日，一项新的研究揭示了一种替代的方法，可以仅用石墨烯来产生这些稀土化合物的基本现象，而石墨烯没有传统稀土化合物的安全问题。这篇新论文中令人兴奋的地方是，其展示了如何通过组合三个扭曲的石墨烯层来产生被称为“重费米子”的量子态。

在Jose Lado(阿尔托大学)和Aline Ramires(瑞士保罗谢勒研究所)撰写的论文中，研究人员展示了如何用廉价的非放射性材料制造重费米子。他们选择使用了石墨烯，这是一种单原子厚的碳层。尽管在化学结构上与普通铅笔中使用的材料相同，但石墨烯的亚纳米厚度意味着它具有出乎意料的独特电气特性。通过以特定模式将碳薄层叠在一起，每个薄层相对于另一个会有旋转，研究人员让它们产生了量子特性效应，让石墨烯中的电子表现得像重费米子。

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https://www.newswise.com/articles/unlocking-radiation-free-quantum-technology-with-graphene

新加坡研究团队开发出两种防旁道攻击的QKD量子通信方法

新加坡国立大学(NUS)的研究人员开发了两种方法，一种是理论方法，另一种是实验方法，以确保量子密钥分配通信不会被这种方式攻击。第一种是超级安全的密码协议，可以部署在任何需要长期安全性的通信网络中。第二种是一种首创的设备，通过创建功率阈值来保护QKD系统免受强光脉冲的攻击。

在2021年5月17日发表在《自然通讯》杂志上的一篇论文中，新加坡国立大学的研究团队表明，使用他们的新协议，用户可以从两个随机生成的密钥(而不是一个)来独立测试另一方的加密设备。研究人员证明，为用户引入一组额外的密钥生成测量方法会使窃听者更难窃取信息。

在2021年7月7日发表在《PRX量子》杂志上的一篇新论文中，新加坡国立大学的研究人员报告了他们开发的首个解决这一问题的光学设备。它是基于热光散焦效应来限制入射光的能量。研究人员利用了这样一个事实，即强光的能量会改变嵌入器件中的透明塑料材料的折射率，从而实现将一部分光从量子通道发送出去。这强制限制了执行功率的阈值。

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https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-07/nuos-nrb070721.php

液体中自由电子对激光能量的吸收可能为超快电子显微镜打开大门

液体中的自由电子从激光中吸收能量的现象首次得到了证实。直到现在，这个过程只在气相中观察到。由格拉茨理工大学领导的这项发现可能会为超快电子显微镜打开新的大门。

今后，将在各种材料的薄膜内研究LAES过程，这些薄膜也是在氦液滴内产生的，以便确定重要的参数，例如最佳的薄膜厚度或用于电子显微镜的激光脉冲的有利强度。

Markus Koch和他的团队与维也纳理工大学光子学研究所和东京城市大学化学研究所的研究人员合作，现在首次证明了激光辅助电子散射也可以在凝聚态物质中观察到，特别是在超流氦中。

今后，将在各种材料的薄膜内研究LAES过程，这些薄膜也是在氦液滴内产生的，以便确定重要的参数，例如最佳的薄膜厚度或用于电子显微镜的激光脉冲的有利强度。

详情：

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/07/210713110833.htm

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