周报丨中国电信上市，提出量子通信发展目标；美国能源部为量子互联网拨款6100万美元

光子盒研究院出品

中国电信回A上市，募投项目涉及量子通信

中国电信股票于8月20日在上海证券交易所上市，股票代码“601728”。若全额行使本次A股发行超额配售选择权，中国电信本次发行募集资金净额为537.27亿元。

中国电信此次A股募集资金投向“5G产业互联网建设项目”、“云网融合新型信息基础设施项目”、“科技创新研发项目”，均提出了安全可信、安全融合等目标。其中，包括量子信息技术、6G、区块链在内的科技创新研发项目将在未来3年得到300亿元的投资注入，其中利用募集资金投资额为160亿元，这其中中国电信对于量子保密通信尤为关注。

根据计划：中国电信将于2021年4-12月研发内容为研究经典与量子共纤传输关键技术，研究量子密钥分发与语音通话、视频云会议等重点应用相结合的方案；2022年研发内容为研究星地一体化广域网、量子安全综合服务平台等技术架构，拓展量子安全产品解决方案；2023年研发内容为研究超长距量子密钥分发关键技术，研究量子保密通信设备小型化、量子与经典设备集成方案并制定相关标准。

美国能源部再度拨款6100万美元，用于推进量子信息科学的突破

美国能源部(DOE)宣布继续提供6100万美元资金，用于推进量子信息科学(QIS)的基础设施和研究项目。QIS的进步可以实现新形式的计算、模拟、通信和传感，从而推动应对气候危机和增强美国竞争力所需的突破。

最新的拨款将追求创造新的量子设备和发展量子互联网的目标。量子互联网将使未来的量子传感器连接在一起，并在量子计算机之间共享数据，同时提供新的安全级别。

其中，3000万美元将继续投入到DOE目前支持的5个国家量子信息科学中心，2500万美元用于创建量子互联网试验台，剩余600万美元用于开发量子互联网的构件。

详情：

https://www.energy.gov/articles/us-department-energy-announces-61-million-advance-breakthroughs-quantum-information

北京市高精尖产业“十四五”规划发布，支持完善量子信息科学生态体系

8月18日，《北京市“十四五”时期高精尖产业发展规划》正式发布，要求抢先布局一批未来前沿产业。量子信息领域完善量子信息科学生态体系，加强量子材料工艺、核心器件和测控系统等核心技术攻关，推进国际主流的超导、拓扑和量子点量子计算机研制，开展量子保密通信核心器件集成化研究，抢占量子国际竞争制高点。

详情：

http://www.beijing.gov.cn/zhengce/zhengcefagui/202108/t20210818_2471375.html

2021年到2030年，全球量子计算市场规模的复合年增长率将为25.40%

市场研究和咨询公司Quince Market Insights发布的量子计算市场规模预测报告称，2021年全球量子计算市场规模预计为4.874亿美元，预计到2030年将达到3.7284亿美元，2021年至2030年的预测期间复合年增长率为25.40%。

加大对量子计算的投资，特别是在私营部门，是量子计算行业的主要驱动力。虽然量子计算还处于早期阶段，但许多公司正在探索医疗、军事和国防领域的新途径。与新兴技术的集成产生了量子即服务(QaaS)，这将允许企业远程利用量子计算资源，推动了该技术的采用。

详情：

https://www.einnews.com/pr_news/549241969/global-quantum-computing-market-size-to-grow-at-a-cagr-of-25-40-from-2021-to-2030

CNR-IFN开发出了在某些方面超越谷歌的量子计算机

位于米兰的意大利国家研究委员会(CNR)光子学和纳米技术研究所(IFN)的Enrico Prati领导的研究小组，在《自然》旗下子刊Communications Physics上发表的一项研究中，他们开发了一种量子计算机，在某些方面超过了谷歌。

将人工智能和深度学习应用于编译器，开辟了一种适用于任何基于逻辑门的量子计算机的算法。该模型超过了谷歌的类似专利，谷歌在训练后使用人工智能，但一次只对一个逻辑门，之后需要进行新的训练。在这项研究中，研究人员发现了如何仅通过一次训练就能建立所有的量子逻辑门，在此之后，任何逻辑门的解决方案都可以立即被调用，这就是所谓的深度学习。

这一成果是由米兰大学的Matteo Paris和米兰理工学院的Marcello Restelli合作完成的。

详情：

https://www.ansa.it/english/news/science_tecnology/2021/08/16/cnr-in-milan-develops-super-computer-that-beats-google_5ac05e34-495b-48bf-8522-877540d568be.html

俄罗斯在机场进行了量子通信技术的测试运行

莫斯科谢列梅捷沃国际机场、俄罗斯铁路公司和俄罗斯运输电信公司对一条量子干线进行了测试运行，并在谢列梅捷沃国际机场展示了量子通信技术的成果。

这条5.5公里长的量子干线连接了F航站楼和机场外的数据中心大楼。在现有的光纤通信线路上实时演示了量子通信信道的稳定运行。这项技术的测试是在俄罗斯信息安全公司Qrate and Security Code生产的设备上进行的。

谢列梅捷沃机场是航空业第一家测试这种有前途的技术的公司，受到了机场信息安全和网络基础设施专家的高度赞扬。

详情：

https://www.prnewswire.com/news-releases/russian-railways-holding-company-tests-latest-technologies-for-secure-of-communication-at-sheremetyevo-airport-301355128.html

康奈尔大学从美国能源部获得540万美元用于推进量子科学

康奈尔大学的研究人员和他们的合作者将继续推进量子科学和技术，这得益于美国能源部(DOE)提供的540万美元新资金。

其中，“用于转导和传感的混合量子磁振子学”项目获得了180万美元的资助，“量子信息平面系统”项目获得了360万美元。

详情：

https://news.cornell.edu/stories/2021/08/researchers-receive-54m-advance-quantum-science

德国癌症研究中心将量子计算用于研究癌症治疗方案

为了在未来开发有效的个性化癌症治疗方法，德国癌症研究中心(DKFZ)希望作为弗劳恩霍夫量子计算能力网络的合作伙伴，使用位于德国埃宁根的量子计算机。

癌症患者在其病史中经常积累高达100TB的个人数据，这些通常是非常异构的数据：血液和肿瘤值、个人指标、测序和治疗数据等等。位于海德堡的德国癌症研究中心(DKFZ)现在希望借助量子计算来推进这一领域的研究。

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https://innovationorigins.com/en/quantum-computing-paves-way-to-personalized-cancer-therapy/

加州大学河滨分校获得200万美元的资助

加州大学河滨分校(UC Riverside)的一位材料科学家Lorenzo Mangolini从美国国家科学基金会获得了200万美元的拨款，用于提高量子计算机的可扩展性，使其能够在室温下运行。

该项目将把硅量子点与精心设计的有机分子相结合，以优化两个组件之间的光电耦合，从而使计算机无需低温条件即可运行。

详情：

https://news.ucr.edu/articles/2021/08/16/scalable-quantum-computing-research-supported-2-million-grant

思克莱德大学的物理研究员获英国皇家工程院奖学金

思克莱德大学的物理研究员James McGilligan博士获得了英国皇家工程院(RAEng)的研究奖学金。他的项目将开发量子导航技术，研究用于量子导航仪的微晶片级原子平台。这些技术在导航、陆地测量和关键生命系统等领域具有潜在的应用价值。

McGilligan博士的奖学金价值50万英镑，为期5年。这将使他能够首先招募两名博士生来研究这个项目。

详情：

https://www.strath.ac.uk/whystrathclyde/news/strathclydephysicsresearcherreceivesroyalacademyofengineeringfellowship/

阿联酋开始建造中东第一台量子计算机

本周，阿布扎比的物理学家揭开了中东第一台量子计算机的神秘面纱。自此，阿联酋加入了一些世界上最强大国家和科技公司的全球竞赛。

阿布扎比正与巴塞罗那的Qilimanjaro量子技术公司合作建造量子计算机。量子计算机一旦成型，可以在不同的领域证明其价值——从发现新药到设计更好的电池，还可以在多种人工智能应用中提供帮助。

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德国首次实现量子安全视频会议

由德国联邦教育与研究部(BMBF)资助的QuNET项目于8月10日演示了量子安全视频通话。这是该项目的一个里程碑，QuNET的目标是面向应用开发物理基础技术以及在现实条件下使用量子物理实现高度安全通信网络所需的技术。

BMBF与联邦信息安全办公室(BSI)之间的第一次基于量子的视频会议使用了多个自由空间和光纤量子通道。一方面，演示了视频会议，另一方面，该装置还需要产生科学数据，为未来复杂的量子安全网络中的通信提供重要见解。

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Xanadu携手IMEC开发容错量子计算芯片

全栈光量子计算公司Xanadu 和世界领先的纳米电子学和数字技术研究与创新中心IMEC(比利时微电子研究中心)宣布将合作开发下一代基于超低损耗氮化硅(SiN)波导的光子量子比特(photonic qubit)。

Xanadu正在开发一种基于光子学的独特量子计算机。具体来说，这些光子量子比特是基于压缩态的——一种由集成芯片的硅光子器件产生的特殊的光。这种方法使用光粒子通过光子芯片携带信息，而不是其他方法使用的电子或离子。

Xanadu的光子方法通过光网络、室温计算和利用IMEC等研发制造中心的天然能力，提供了可扩展到100万个量子比特的优势。

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https://mp.weixin.qq.com/s/dUEnP536TQhCl4LQ7jYWlA

Cirq v0.12.0发布，支持Rigetti量子计算机

谷歌Cirq的最新版本现在支持Rigetti量子虚拟机(QVM)和Rigetti量子计算服务。同时支持AQT、Pasqal和IonQ以及谷歌自己的量子计算机等量子后端。包括用于(逆)sqrt-iSWAP的双量子比特酉分解、Typescript开发和3D线路以及其他一些小的优化。

详情：

https://github.com/quantumlib/Cirq/releases

霍尼韦尔量子计算部门租赁了6.5万平方英尺的办公用地

据报道，霍尼韦尔国际公司的量子计算部门霍尼韦尔Helios LLC已经Interlocken商业园区的Interlocken Parkway 310租赁了65000平方英尺的办公空间。

详情：

https://www.dailycamera.com/2021/08/17/honeywell-helios-leases-65k-square-feet-in-interlocken/

ColdQuanta与DARPA签订合同，开发一个完整的基于里德堡原子的射频传感器系统

冷原子量子技术的领导者ColdQuanta公司联合BAE系统公司、Teledyne科学与成像公司和俄克拉何马大学宣布，他们共同获得了一份美国国防部高级研究计划局(DARPA) Quantum Apertures计划的合同，演示一套完整的里德堡原子射频(RF)传感器系统。

该项目旨在展示一种能够在宽光谱范围内接收低强度调制射频信号的系统，开发可扩展到现场阵列传感器系统的传感器物理和技术，并实现超出经典天线基本极限的散粒噪声受限检测水平。

详情：

https://www.globenewswire.com/news-release/2021/08/17/2282053/0/en/ColdQuanta-Awarded-DARPA-Contract-to-Develop-a-Complete-Rydberg-Atom-Based-RF-Sensor-System.html

量子计算公司QCI加入普渡大学量子技术中心

量子计算公司(QCI)加入了普渡大学量子技术中心(CQT)，这是一个计划中的国家科学基金会产业/大学合作研究中心(IUCRC)。它依靠量子计算组织，如QCI，来帮助开发新的和商用的量子技术，以解决重大的行业挑战。

最新的QCI倡议，旨在为该领域的研究人员和开拓性新工作推进实用的解决方案并简化量子访问。QCI最近宣布的QUBT U项目的重点是教学生如何构造和提交复杂的优化问题到量子系统。学生将获得Qatalyst™量子就绪软件的实践经验，以及教育课程和网络研讨会。

详情：

https://thequantumdaily.com/2021/08/17/quantum-computing-inc-joins-the-center-for-quantum-technologies-at-purdue-university/

量子软件平台SuperstaQ发布

位于美国芝加哥的量子软件初创公司Super.tech推出了跨硬件的量子软件平台SuperstaQ，可将应用程序连接到来自IBM Quantum、IonQ和Rigetti的量子计算机。

该平台通过跨越整个系统堆栈的优化来提高性能，直至模拟控制量子硬件技术的脉冲。这些软件优化提升了底层量子计算机的性能，旨在加速量子计算的商业可行性。

SuperstaQ在整个量子堆栈中进行了优化，使得典型量子程序的错误减少了2倍；包括一个复杂的错误缓解技术库，包括动态解耦、激发态提升和零噪声外推；根据目标硬件的脉冲级原生门(native gate)自动优化量子程序。

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Verizon正在测试量子安全虚拟专用网(VPN)

美国电信运营商Verizon正在测试量子安全虚拟专用网(VPN)如何改善数据保护。量子计算机有潜力破解今天的公钥加密密码。在最近的一次试验中，Verizon成功测试了量子安全VPN如何取代目前使用的公钥加密方法，使用后量子密码(PQC)建立加密密钥。在测试中，位于伦敦的Verizon 5G实验室和位于弗吉尼亚州Ashburn的两个私人5G网络之间交换了密钥。

详情：

https://www.telecompetitor.com/verizon-looks-to-quantum-vpn-technology-to-thwart-future-hacks/

Quantum eMotion加入哈德逊研究所的量子联盟计划

量子随机数发生器提供商Quantum eMotion Inc. (QeM)加入了哈德逊研究所的量子联盟计划(QAI)，这是一个由公司、机构和大学组成的国际联盟，其使命为在西方世界创建一个强大的量子生态系统提供指导。哈德逊研究所已经将量子计算和量子网络安全确定为对国家安全和经济具有不可避免影响的关键和战略性技术。

QeM计划瞄准高价值的医疗保健服务行业，同时确保其技术也适用于其他行业，例如金融服务、基于云的IT安全基础设施、机密政府网络和通信系统、安全设备密钥(物联网、汽车、消费电子)和量子密码。

详情：

https://thequantumdaily.com/2021/08/19/quantum-emotion-joins-the-hudson-institutes-quantum-alliance-initiative/

UNSW已找到控制数百万自旋量子比特的方法

量子计算机工程师和科学家一直在研究量子处理器的概念验证模型，迄今为止只演示了对少数量子比特的控制。但通过8月13日发表在《科学进展》杂志上的最新研究，新南威尔士大学(UNSW)团队发现了他们认为量子计算机架构中“缺失的拼图”应该能够控制极其复杂的计算所需的数百万个量子比特。

UNSW团队在硅芯片上方引入了一个新的元件——称为介质谐振器的晶体棱镜。当微波进入谐振器时，它会将微波的波长聚焦到更小的尺寸。“介质谐振器将波长缩小到1毫米以下，因此我们现在可以非常有效地将微波功率转换为控制所有量子比特自旋的磁场。”

这里有两个关键创新。首先，不必投入大量能量来为量子比特提供强大的驱动场，这意味着不会产生太多热量，这点是非常重要的。第二是整个芯片的磁场非常均匀，因此数百万量子比特都会具有相同的控制水平。

接下来，该团队计划使用这项新技术来简化近期硅量子处理器的设计。

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https://mp.weixin.qq.com/s/wPrxymFltTf3ob1itNHUww

中国科大首次在固态体系实现突破标准量子极限的磁测量

中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、石发展等人基于金刚石固态单自旋体系在室温大气环境下实现了突破标准量子极限的磁测量，该成果以“Beating the Standard Quantum Limit under Ambient Conditions with Solid-State Spins”为题发表在近期Science Advances上[Science Advances 7, eabg9204 (2021)]。

一种近期发展起来的固态单自旋体系——金刚石中的氮-空位色心(NV色心)，得益于固态晶格的保护，其可以很好地工作在室温大气环境下。基于NV色心这种原子尺度的传感器，人们已实现单分子磁共振探测以及纳米尺度的磁成像等。

该工作发展的技术可以很自然地推广到其它固态自旋体系，对于固态体系量子精密测量和量子计算的发展都具有基础性的推动作用。

详情：

https://advances.sciencemag.org/content/7/32/eabg9204

速度提高10万倍！量子计算材料模拟取得重要进展

在《自然·通讯》上发表的一篇新论文中，英国量子软件初创公司Phasecraft介绍了一种很有前途的量子系统模拟新策略。

在这项工作中，他们开发了用于线路模型“下面一层”的哈密顿量模拟的量子算法，利用了大多数量子硬件中可用的对量子比特相互作用的底层控制，并推导出了用于从两个量子比特相互作用合成多量子比特演化的分析线路恒等式。Phasecraft联合创始人、该研究的共同通讯作者Toby Cubitt表示，“与之前最好的研究相比，我们的工作显示出了5个数量级(即10万倍)的改进。”

哈密顿量模拟的现实意义在于，它特别提供了一种使用量子计算机在原子水平上模拟材料的方法。这种方法是电池正极材料、光伏太阳能电池和其他高科技材料和化学应用的电子结构计算和模拟的“敲门砖”。量子材料模拟可以加快发现速度，节省数年和数十亿美元的成本。

详情：

https://mp.weixin.qq.com/s/Y-P9fc7ky7wW83tPKmjJ8Q

科学家们拍摄了迄今为止最清晰的电子粒子照片

科学家们拍摄了迄今为止最清晰的电子粒子照片——这些电子粒子构成了一种被称为量子自旋液体(QSL)的神秘磁性状态——即QSL中的电子如何分解为类自旋粒子(称为自旋子)和类电荷粒子(称为电荷子)的图像。

在QSL中，自旋子可以自由移动，携带热量和自旋，但不带电荷。为了探测它们，大多数研究人员都依赖于寻找它们的热信号的技术。现在，在一篇《自然·物理》论文中，Sung-Kwan Mo、Mike Crommie和他们的研究团队已经演示了如何通过直接成像它们在材料中的分布来描述QSL中的自旋。

这一成果将促进超高速量子计算机和高效超导体的开发。

详情：

https://newscenter.lbl.gov/2021/08/19/exotic-particle-out-of-body/

配分函数零点是量子计算机上热力学计算的“捷径”

北卡罗来纳州立大学研究人员领导的一项研究开发了一种新的方法，使量子计算机通过计算配分函数的零点来测量系统的热力学性质。

配分函数描述了处于热力学平衡的系统的统计性质。一个系统的总能量、自由能、熵或压强可以用配分函数或其导数的形式用数学表示。研究人员使用量子计算机测量自旋模型在相变过程中的配分函数零点，而不是熵。

这项研究发表在《科学进展》杂志上。

详情：

https://phys.org/news/2021-08-partition-function-zeros-shortcut-thermodynamic.html

一种可用于量子比特的新型半导体

新南威尔士大学设计了一种高迁移率半导体元件，并表示是高频、超小型电子器件、量子点以及量子计算中量子比特应用的理想选择。

使计算机更快需要更小的晶体管。但在更小的器件中，电子流过的通道必须非常靠近半导体和用于开关晶体管的金属门之间的接口。不可避免的表面氧化和其他表面污染物会导致流经通道的电子发生不必要的散射，还会导致不稳定性和噪声，这对于量子器件来说尤其成问题。

在这项工作中，他们创造了晶体管，其中超薄金属门作为半导体晶体的一部分生长，防止了与半导体表面氧化相关的问题。他们证明，这种新设计极大地减少了表面缺陷带来的不必要影响，并表明纳米级量子点接触比使用传统方法制造的器件表现出明显更低的噪声。

这种全新的全单晶设计将是制造超小型电子器件、量子点和量子比特应用的理想选择。

详情：

http://www.fleet.org.au/blog/home-grown-semiconductors-for-faster-smaller-electronics/

MIT提出了一种开发量子计算机的新方法

麻省理工学院的一项新研究提出了一种保护量子态的方法，即使用一种叫做多体定位(MBL)的现象。

研究人员建立了一个包含交替半导体层的系统，创造了一个微观的千层饼--砷化铝，然后是砷化镓，以此类推，共有600层，每层3纳米（百万分之一毫米）厚。在这些层之间，他们分散了“纳米点”，即2纳米的砷化铒颗粒，以创造无序。千层饼或“超晶格”有三种配方：一种是没有纳米点，一种是纳米点覆盖每层面积的8%，还有一种是纳米点覆盖25%。

研究人员表示，MBL有许多潜在的应用，包括热存储、量子计算等。

详情：

https://news.mit.edu/2021/peculiar-state-matter-layers-semiconductors-0819

斯坦福大学开发了一种自动发现量子纠错方案的方法

近日，斯坦福大学的研究人员开发了一种自动寻找能更好地保持量子信息的逻辑子空间及控制参数的方法，命名为AutoQEC。其寻找的控制参数是系统可用的驱动和耗散项系数，优化目标函数是允许相位旋转的条件下平均的态保持保真度，并采用伴随方法求梯度加速搜索。

他们在一个玻色模式和一个辅助量子比特耦合的系统中进行了AutoQEC的演示，通过改变Fock空间中的哈密顿距离可以发现不同的纠错方案，当距离超过1时可得到超越break-even保真度(例如经典普通|0>和|1>编码保真度)的性能。对于距离2，他们找到一种√3码，并给出了具体实现方案。

详情：

https://mp.weixin.qq.com/s/lbK5IHpba4un-8fjkxTx7A

50多年前预测的超固体利用量子气体首次在二维中实现

来自奥地利和德国的研究人员发现，玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)中的原子可以在二维空间中以神秘的“超固体”状态存在。相关论文《在偶极量子气体中实现二维超固体》于8月18日发表在《自然》杂志上。这是一个关键进步，因为证明一个系统表现出超流性的一个直接方法是研究它在旋转下的性质，如果这个系统只有一维，则无法进行这种分析。

详情：

科学家尝试用悬浮粒子实现量子计算

美国能源部托马斯·杰斐逊国家加速器设施的一个新项目将尝试将一个微观粒子悬浮在超导射频(SRF)腔中，以观察量子现象。这个新项目将利用加速器腔内的电场来悬浮微小的金属粒子，使其能够存储量子信息。

SRF腔的固有特性将克服激光俘获的某些限制。处于真空下并被冷却到超低温的SRF腔中的悬浮粒子只会与腔的电场相互作用，而不会向外部丢失信息，这对保持量子态很重要。

研究人员表示，就像在计算机芯片上存储信息一样，量子态将保持不变，不会消散，这最终可能会推动量子计算和量子通信的应用。

详情：

https://scitechdaily.com/levitation-classic-magic-trick-may-enable-quantum-computing/

—End—

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