周报丨浙江：协同共建长三角量子通信网络；经典计算机将彻底瓦解谷歌量子霸权

光子盒研究院出品

浙江省委常委、常务副省长陈金彪：协同共建长三角量子通信网络

11月4日，在国新办就长三角一体化发展上升为国家战略三年来进展情况举行的发布会上，浙江省委常委、常务副省长陈金彪表示，浙江将以数字化改革为抓手，推进长三角区域数字化、智能化转型，共同加快数字长三角建设步伐。

高能级布局长三角“数字新基建”。加快推进5G网络建设，协同推进基于IPv6的下一代互联网规模部署和应用，推进国家(杭州)新型互联网交换中心扩面提升。共建工业互联网一体化发展示范区，持续完善工业互联网平台体系。共建全国一体化大数据中心体系长三角国家枢纽节点。积极培育量子通信技术创新和应用生态，协同共建长三角量子通信网络，在省内有条件的地区布局建设量子通信专网和城域网。

经典计算机将彻底瓦解谷歌量子霸权

国家超算中心(无锡)在新的神威超级计算机上开发了一个基于张量的高性能随机量子电路模拟器，将谷歌“悬铃木”的模拟采样时间从之前宣称的1万年缩短至304秒。同一个团队的另一项研究显示，基于定制张量网络收缩算法在神威超级计算机执行采样任务需要一周的时间，并使用新一代神威重新定义了“量子霸权”基线。

此外，中国科学院的张潘带领其团队提出了一种新的方法来经典地解决这个问题，只需收缩相应的张量网络一次，并且在获得大量具有目标保真度的不相关样本方面比现有方法要高效得多。对于具有53个量子比特和20层循环的“悬铃木”量子电路，他们在一个有512个GPU的计算集群上花费了大约15个小时。作者估计，如果他们的算法能够在具有百亿亿次性能的现代超级计算机上高效实现，理想情况下模拟只需花费几十秒，这比谷歌的量子硬件要快。

详情：

https://mp.weixin.qq.com/s/I1WRg5FTp4facAShZpxgeg

哥本哈根大学首次实现同时操作多个半导体量子比特

哥本哈根大学量子物理学家报告了丹麦在量子技术领域的一项国际成就。通过在同一个量子芯片上同时操作多个自旋量子比特，他们克服了通往未来实用量子计算机道路上的一个关键障碍。

自旋量子比特的优点是可以长时间保持其量子态。这有可能使自旋量子比特比其他平台执行更快、更完美的计算。而且，自旋量子比特尺寸非常小，以至于比其他量子比特方法可以将更多的量子比特压缩到一个芯片上。量子比特越多，计算机的处理能力就越强。该团队通过在单个芯片上制作和操作2×2阵列中的四个量子比特，扩展了现有技术。

详情：

本源量子建立我国首个量子计算领域企业标准

为助力规范量子计算产品生产管理，提高产品品质管控能力，本源量子公司依据《中华人民共和国标准化法》、《中华人民共和国标准化法实施条例》、《企业标准化管理办法》的相关规定，率先申请阻抗匹配量子参数放大器（以下简称IMPA）产品企业标准，该企业标准备案于10月28日顺利通过审核，现已公布在全国企业标准信息公共服务平台。

本源量子此次申报的企业标准涵盖IMPA术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输、存贮等，此次企业标准的公开，标志着我国首个量子计算领域的企业标准正式建立，迈出了量子计算行业标准化的第一步。

详情：

北京量子院博士后科研工作站获批独立招收资格

2021年9月10日，全国博士后管委会办公室批复，同意中关村科技园区海淀园企业博士后科研工作站北京量子信息科学研究院分站独立招收博士后研究人员。获批独立招收博士后研究人员资格，这是北京量子信息科学研究院（简称“北京量子院”）在科技人才队伍建设工作中取得的一项重大突破。

截至目前，北京量子院共有6人次入选中国博士后科学基金会各类资助项目、4人次获北京市博士后科研活动经费资助。在即将举办的第一届全国博士后创新创业大赛中，量子院将有4名在站博士后代表北京市参加总决赛。

详情：

中科院量子信息重点实验室荣获国家自然科学二等奖

11月3日上午，中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。中国科学技术大学中科院量子信息重点实验室完成的1项成果获国家自然科学二等奖。

李传锋教授等作为主要完成人的“基于量子信息技术研究量子物理基本问题”项目获国家自然科学二等奖。李传锋等致力于发展量子信息技术，实现量子态的精确制备、操控与存储，并用于研究量子物理中的诸多基本问题，取得的主要成果包括：首次实验观察到光的波粒叠加状态，挑战互补原理设定的传统界限；实验验证纠缠辅助下新形式的海森堡不确定关系；实验实现麦克斯韦妖式量子算法冷却等。这些成果极大地促进了人们对一些基本物理问题的理解。

详情：

英国和美国签署关于加强量子合作的联合声明

11月4日，英国和美国签署了一项《促进量子信息科学和技术合作的联合声明》——帮助实现量子技术的全部潜力，深化两国关系。

由英国生命科学大臣乔治·弗里曼(George Freeman)和美国白宫科技政策办公室主任兼总统科学顾问埃里克·兰德(Eric Lander)博士签署的这份声明阐述了两国继续合作的共同优先事项，包括促进联合研究、建立全球市场和供应链以及培养下一代科学家和工程师。

与此同时，英国创新机构Innovate UK还宣布从其1.7亿英镑的商业化量子技术挑战计划中拿出5000万英镑，用于12个项目，其中包括开发一个可以模拟和预测药物特性的量子计算系统，从而大大加快和提高药物发现的效率。

详情：

https://www.gov.uk/government/news/new-joint-statement-between-uk-and-us-to-strengthen-quantum-collaboration

Universal Quantum获得英国政府750万英镑的拨款

近日，由离子阱量子计算公司Universal Quantum牵头的一个财团从Innovate UK的产业战略挑战基金获得了750万英镑的拨款，用于建造一台可扩展的、可纠错的量子计算机。该财团还旨在将该技术应用于航空航天工业的关键问题。

该财团汇集了涵盖量子计算发展关键领域的行业领导者。包括由英国科技设施委员会(STFC)哈特里中心(Hartree Centre)支持的最终用户罗尔斯·罗伊斯(Rolls-Royce)、量子软件开发商Riverlane、供应链合作伙伴Edwards、TMD技术公司和钻石微波公司、咨询公司Sia Partners和Qureca以及来自伦敦帝国理工学院和苏塞克斯大学的世界一流学术团体。

详情：

https://www.scientific-computing.com/news/quantum-computing-consortium-wins-75-million-uk-government-grant

英国国家量子计算中心与牛津量子电路公司签署谅解备忘录

英国国家量子计算中心(NQCC)和牛津量子电路(OQC)公司签署了一份谅解备忘录。这是NQCC与私营合作伙伴签署的第一份备忘录，旨在提升英国的量子技术能力，并将使英国量子社区能够尽早使用英国设计和建造的量子硬件。

根据谅解备忘录，NQCC和OQC承诺共同努力，以实现通往“量子就绪”之路，为英国经济部门和更广泛的社会做好准备，以实现量子计算提供的所有机会。

OQC最近推出了自己的量子计算即服务(QCaaS)，有自己的云平台，而NQCC在基于行业的参与方面处于领先地位。OQC的领先技术和NQCC的覆盖范围以及用户社区活动的结合，将有助于促进英国用户在未来获得量子计算资源。

详情：

https://www.nqcc.ac.uk/wp-content/uploads/2021/11/Press-release-Announcement-of-a-MOU-between-the-NQCC-and-Oxford-Quantum-Circuits.pdf

美国空军建立了新的量子实验室

上周五，美国格里菲斯研究所的创新促进中心在纽约州罗马市正式开设了一个新的量子科学实验室。并命名为“Timothy J. Lawrence上校量子实验室”，以此纪念去年刚退休的Lawrence上校为美国空军和航天部队开发变革性技术(包括量子信息科学)的贡献。

该实验室将为空军研究实验室信息理事会(AFRL/RI)的科学家和研究人员以及来自学术界和产业界的国际合作伙伴提供基础量子研究，这将有助于推动空军指挥、控制、计算机和情报工作的开展。

详情：

https://www.uticaod.com/story/news/2021/10/29/new-quantum-computing-lab-innovare-dedicated-rome/6196480001/

德国联邦政府将开展量子机器学习基础研究

目前，德国联邦信息安全办公室委托凯捷咨询(Capgemini)和弗劳恩霍夫智能分析和信息系统研究所(Fraunhofer IAIS)在IT安全背景下进行量子机器学习(QML)的基础研究，他们将首次调查关键的安全相关问题。

该研究的核心目标是在早期阶段识别QML的威胁和潜力，以便利用研究结果积极和安全地塑造德国的数字化。它将研究QML方法的脆弱性及其在新形式的网络攻击中的应用。

研究的另一个内容是QML对经典IT安全系统的威胁。它将解决是否存在新的攻击向量或显著提高现有攻击的效率。该研究还旨在回答通过QML实现IT安全的机会问题，使用QML抵御攻击并加强IT安全。

详情：

https://www.marketscreener.com/quote/stock/CAPGEMINI-SE-4624/news/Capgemini-Press-Release-Capgemini-and-Fraunhofer-IAIS-lead-study-in-Quantum-Machine-Learning-for-I-36906270/

阿贡国家实验室计划在百亿亿次计算机进行量子材料模拟

量子蒙特卡罗(QMC)方法是下一代材料设计工具的理想候选方法，开源的QMCPACK模拟代码通过精确逼近薛定谔方程来进行电子结构计算。它在美国能源部(DOE)的所有超级计算机上运行，自2011年以来一直用于阿贡先进计算设施(ALCF)的研究。

目前，来自阿贡、劳伦斯伯克利和橡树岭国家实验室的研究人员正准备将量子蒙特卡罗包(QMCPACK)部署在即将到来的、由GPU驱动的百亿亿次计算机上，包括阿贡领先计算设施(ALCF)的极光超级计算机。百亿亿次级的计算能力和并行性得到了极大的扩展，其预测能力将远远超过QMCPACK当前实现的能力。

详情：

https://www.hpcwire.com/off-the-wire/programming-for-aurora-bringing-quantum-materials-simulation-code-to-exascale-machines/

IBM提出首个衡量量子计算速度的指标CLOPS

IBM提出了第一个衡量量子计算速度的指标——每秒电路层操作数(CLOPS)。

CLOPS的定义是使用一组参数化QV电路每秒执行的QV层数，其中每个QV电路都有D=log2QV层。电路执行时间包括更新电路参数、将作业提交给QPU、在QPU上执行以及将结果发回处理。然后计算CLOPS，即执行的QV层总数除以总执行时间。

详情：

https://mp.weixin.qq.com/s/E4IZxOI_RYwgQ_xFTEG_Mw

Rigetti获得美国能源部开发聚变能量子模拟的合同

全栈量子计算公司Rigetti Computing已被美国能源部(DOE)选中，领导一个用于核聚变能源的量子模拟项目。该公司将与劳伦斯·利弗莫尔国家实验室和南加州大学合作进行一个为期三年、价值310万美元的项目，该项目将在Rigetti的云量子计算机上模拟等离子体动力学。

这笔资金是DOE聚变能科学办公室(FES)发起的一项计划的一部分，该计划旨在进一步加深对等离子体物理学的科学理解，而等离子体物理学是支撑聚变能的科学。

这项联合研究将开发和应用量子计算，预计将推动聚变能和量子信息科学领域的发展。这个项目的一个成果将是首次探索精心设计的多量子比特门和相互作用，以在量子计算机上模拟等离子体动力学。该项目还将开发和应用控制脉冲工程和动态错误抑制技术，以实现有效门深度的长时间模拟。

详情：

https://www.globenewswire.com/news-release/2021/11/04/2327618/0/en/Rigetti-Awarded-Department-of-Energy-Contract-to-Develop-Quantum-Simulation-for-Fusion-Energy.html

前IonQ和霍尼韦尔高管加入Atom Computing

本周四，中性原子量子计算公司Atom Computing宣布两名资深量子技术人士加入，前IonQ高管Denise Ruffner担任首席商务官，前霍尼韦尔高管Justin Ging担任首席产品官。他们将共同推动该公司的“Phoenix”(这是一个100量子比特的量子系统)商业化，以及制定量子解决方案路线图。

Denise Ruffner加入担任首席商务官，负责客户和合作伙伴的生态系统战略和合作。Ruffner之前在IonQ领导商务开发。她在初创公司和IBM Quantum有超过20年的深度技术和销售领导经验。Justin Ging负责该公司量子解决方案投资组合的产品管理和客户体验。Ging来自霍尼韦尔量子解决方案公司，在过去的几年里，他一直在领导量子业务部门的商业化和商务开发。

详情：

https://www.prnewswire.com/news-releases/veteran-quantum-computing-executives-join-atom-computing-to-lead-commercialization-and-growth-301415713.html

摩根大通提出首个适用于近期量子硬件的投资组合优化算法

投资组合优化是金融领域的一个重要用例，但其计算复杂性迫使金融机构在耗费大量时间的情况下也只得到一个近似解。因此，科学界正在研究如何将量子计算用于高效、准确的投资组合优化。

投资组合优化可以表述为一个二次规划，成本函数强制风险最小化以获得目标回报。特别是均值-方差投资组合优化问题。使用拉格朗日乘数法，二次规划可以转换为线性方程组，并可能受益于HHL量子算法提供的指数加速。HHL算法最早由Harrow、Hassidim和Lloyd在2009年提出，是第一个求解线性方程组的量子算法。

然而，HHL中的多个组件不适合在含噪声的中等尺度量子(NISQ)硬件上执行。因此，摩根大通应用研究与工程未来实验室提出了一种混合算法NISQ-HHL，这是第一个适合在NISQ设备上端到端执行小规模投资组合优化问题的HHL混合算法。该团队已将论文发表在预印平台arXiv上[1]。

详情：

https://arxiv.org/pdf/2110.15958.pdf

本源量子发布国内第一款量子计算流体力学仿真软件

近日，本源量子正式发布国内第一款量子计算流体力学仿真软件“本源量禹”(OriginQ QCFD)，该软件基于量子有限体积法，原理上能实现对CFD仿真计算的亚线性加速。未来，在航空航天、热能动力、环境工程等领域，该软件可以进行更高效的数值仿真实验。

本源量禹使用量子线性求解器代替了传统的求解器，基于量子虚拟机运行(未来可直接对接真实量子计算机)，从理论上可以实现对CFD仿真计算的亚线性加速。量子线性求解器包括HHL和FOM-HHL算法，为降低系数矩阵的条件数加速计算速度，提供了包括静态稀疏近似逆等多种预处理器；本源量禹适用于不可压缩流动和可压缩流动的求解，定常和非定常流动的求解。

目前该软件已上线到本源量子云计算平台：

https://qcloud.originqc.com.cn/QCFD

详情：

https://mp.weixin.qq.com/s/mNdt_BTz7atr43Gli1PgIg

Riverlane任命前白宫科学家Jake Taylor为首席科学官

专注于开发量子计算操作系统的Riverlane宣布任命Jake Taylor为公司的首席科学官。Taylor在2017年至2020年期间担任白宫量子信息科学助理主任。在此期间，他领导了美国国家量子倡议法案的创建和实施。

Taylor将专注于进一步扩大Riverlane在英国和美国的量子科学团队，并帮助Riverlane的多学科团队开发量子操作系统Deltaflow.OS。扩大该公司在美国的影响力，并与硬件公司建立深度的技术合作关系，利用不同的量子技术来构建世界上最强大的量子计算机。

详情：

https://thequantumdaily.com/2021/11/02/riverlane-appoints-ex-white-house-scientist-jake-taylor-as-chief-science-officer/

牛津仪器加入芝加哥量子交易所(CQE)

本周三，牛津仪器(Oxford Instruments)公司宣布正式加入芝加哥量子交易所(CQE)合作，CQE是量子信息科学和工程的知识中心。牛津仪器与CQE将通过合作研究和联合研讨会来确定量子空间的关键技术挑战和解决方案，并提供学生实习机会来培训量子人才。

CQE汇集了领先的学术研究人员、国家实验室设施和企业合作伙伴，开发和推动支持下一代量子技术的研究，如量子计算机、超灵敏磁强计、量子中继器和单光子探测器。

详情：

https://www.marketscreener.com/quote/stock/OXFORD-INSTRUMENTS-PLC-4000738/news/Oxford-Instruments-joins-Chicago-Quantum-Exchange-CQE-36888640/

Quantum Xchange加入哈德逊研究所量子联盟

本周三，量子安全领域的开拓者Quantum Xchange宣布成为哈德逊研究所量子联盟倡议(QAI)的成员，该联盟由企业、机构和大学组成，旨在促进美国在量子技术方面的领导地位，同时努力确保美国的企业、政府机构和数字基础设施在2025年之前不会受到未来量子计算机的攻击。

通过其量子密钥分发产品Phio Trusted Xchange，Quantum Xchange对数据加密进行了彻底的重新构想，同时解决了传统加密系统的弱点和量子威胁。

详情：

https://www.prnewswire.com/news-releases/quantum-xchange-joins-the-hudson-institutes-quantum-alliance-initiative-301414213.html

ColdQuanta创始人Dana Anderson获得2021年Willis E.Lamb激光科学和量子光学奖

本周四，冷原子量子技术的领导者ColdQuanta宣布其联合创始人兼首席技术官Dana Anderson获得2021年Willis E.Lamb激光科学和量子光学奖。该奖项由量子电子学物理(PQE)会议赞助，将于2022年1月10日至14日在犹他州斯诺伯德举行的冬季学术讨论会上颁发。

Anderson在精密测量、量子技术、原子电子学、光学神经网络、信号处理和基于冷和超冷原子的量子系统方面有着丰富的经验。Anderson在2007年联合创立了ColdQuanta，并帮助开发了ColdQuanta突破性的冷原子量子技术。

Willis E.Lamb激光科学和量子光学奖每年颁发一次，以表彰该领域的杰出贡献。

详情：

https://www.prnewswire.com/news-releases/coldquanta-founder-and-cto-dana-anderson-awarded-2021-willis-e-lamb-award-for-laser-science-and-quantum-optics-301416847.html

2021年全球量子推介大赛将于英国举办

QURECA是位于英国的一个量子培训和资源配置的在线平台，为了加强初创公司和投资者的互动，QURECA将与tec-connection联合主办2021年量子推介大赛。

2021年量子推介大赛将让量子初创公司有机会向一群热切的投资者推介他们的组织。比赛将于11月24日举行。鼓励来自世界各地的初创公司和投资者申请报名。

详情：

https://mp.weixin.qq.com/s/3O8XBw-DLkyV09NqpOGvjA

SSH.COM向新加坡金融服务机构销售量子就绪加密算法

网络安全公司SSH.COM宣布和一家新加坡领先的金融服务机构签署了一份购买协议，合同总价值超过100万欧元，将为这家金融机构一套量子就绪加密算法Tectia Quantum。

SSH估计，Tectia Quantum将在2022年上半年正式发布。Tectia Quantum确保了服务器管理的长期安全性。所有传统的加密技术在未来都将面临被量子计算机破坏的风险，Tectia Quantum的量子就绪加密技术也将在后量子时代保护传输中的数据

详情：

https://www.streetinsider.com/Globe+Newswire/Leading+Financial+Services+Institution+in+Singapore+enters+in+a+three-year+Tectia+and+Tectia+Quantum+license+agreement+with+SSH/19143393.html

Castle Shield公司在其动态数据VPN解决方案中加入了后量子加密(PQC)技术

Castle Shield Holdings, LLC.已成功将后量子加密(PQC)集成到其Aeolus VPN企业动态数据解决方案中。Aeolus VPN现在可为Windows、Linux和macOS平台上的UDP和TCP提供点对点的非对称PQC和对称加密。Aeolus VPN提供了一种简化的隐私保护方法，从而带来了更大的稳定性和更低的延迟，为经典和后量子计算环境中的企业动态数据安全提供了完美的补充。

详情：

https://finance.yahoo.com/news/castle-shield-holdings-llc-adds-120000555.html

Qrypt通过云为企业提供量子安全

本周二，量子熵加密安全解决方案生产商Qrypt宣布推出两个新的解决方案：云企业门户和数字量子密钥分发(Digital QKD)。企业现在可以将量子加密集成到他们的软件服务中，这些工具速度快、易于使用、高度可扩展，并且不需要昂贵的基础设施。

Qrypt的解决方案可以集成到消息和电子邮件平台、文件共享服务，甚至网络服务提供商(ISP)和金融机构的网络基础设施中。Qrypt的数字QKD能够生成量子安全加密密钥并分发到任何连接的端点或设备上，甚至在公共互联网上为企业提供量子安全加密。通过在云中创建一个经过认证的QRNG网络，量子安全加密实现了大规模扩展，便于企业部署。它避免了昂贵的基础设施需求和本地QKD设备的限制，而是将密钥创建转移到Qrypt云企业门户的云上。

详情：

https://www.businesswire.com/news/home/20211102005153/en/

Q-CTRL将执行量子算法的成功率提高了2500%以上

Q-CTRL是一家澳大利亚初创公司，专注于构建量子控制基础设施软件，重点开发错误抑制工具和技术。今天，Q-CTRL宣布，该公司新的算法基准测试实验表明，使用量子控制构建的替换量子逻辑操作可以在不增加用户额外开销的情况下，将在真实硬件上执行量子算法的成功率提高2500%以上。实验还表明，新的方法在防止计算错误方面的效率比任何以前演示的技术都高400倍以上，大大简化了用户提高性能的过程。

Q-CTRL创始人兼首席执行官、悉尼大学教授Michael Biercuk表示：“这是有史以来最强大的错误抑制技术，并为用户带来了巨大的竞争优势，这将有可能使企业提前几年实现有用的量子计算。”

详情：

https://eandt.theiet.org/content/articles/2021/11/quantum-computing-errors-reduced-by-factor-of-25/

南京大学在量子密钥分发系统集成化方面取得突破

一个中国研究团队在量子密钥分发(QKD)系统集成化方面取得了重要突破。南京大学马小松教授、吴培亨院士、祝世宁院士、陆延青教授等联合中山大学蔡鑫伦教授等成功开发了用于MDI-QKD(测量设备无关的量子密钥分发)的异质集成超导硅光子芯片，相关成果于近日发表在Advanced Photonics杂志上。一个完全基于芯片的、可扩展的、高性价比的城域量子网络会在不久的将来实现。

在本文的MDI-QKD系统中，研究人员使用时间仓(time-bin)量子比特来编码信息，这非常适合基于光纤的量子通信，因为它们不受光纤中随机偏振旋转的影响。通过利用最佳BSM和时分复用，与不使用这两种技术的系统相比，密钥生成速率提高了一个数量级，与最先进的MDI-QKD实验结果相当(时钟频率为GHz)。

详情：

https://mp.weixin.qq.com/s/oSlGbPolfQsrrr8icx9PqQ

美国研究人员用光学对超导量子比特进行非破坏读出

近日，美国JILA研究所的研究人员用一种电光换能器实现了transmon量子比特非破坏的光学读出。电光换能器是一个同时耦合到微波腔和光学腔的机械振子，机械振子材料采用SiN薄膜，微波腔是倒装焊的LC谐振腔，光学腔则是Fabry-Perot腔。该系统处于连续工作模式下，即这两个腔同时持续地加对应腔频与机械模式频率的差频泵浦，从而实现换能。

该工作的读出效率和损耗如能进一步优化，例如提高比特退相干时间和微波-机械振子耦合强度，读取光子数有望达到单光子水平，从而进一步实现量子态传输和分布式量子计算等。

详情：

https://arxiv.org/abs/2110.09539v1

量子搜索算法为从根本上增强无线网络提供了希望

最近，横滨国立大学的一位计算机科学家首次证明，就查询复杂度而言，量子搜索算法可以比经典计算机更快地解决无线网络能效问题，这就是所谓的指数调制(IM)。IM通过利用其指数的开启或关闭状态，可能会在传输中增加另一层信息，以二进制数字的形式。

通过在传递信息时关闭部分系统，传输的符号序列的稀疏性简化了计算复杂度。大大减少了传输的给定数据量所需的能量，即使用通信系统自身构建模块的激活模式来传递信息，从而降低了硬件的复杂度。

为了解决索引选择问题，研究人员使用了一种量子计算算法，称为Grover自适应搜索(Grover Adaptive Search, GAS)，也称为量子搜索算法。在这篇论文中，作者首次证明了在查询复杂度方面，GAS原则上比经典计算机更快地解决索引选择问题。

详情：

https://phys.org/news/2021-11-quantum-algorithm-radically-wireless-networks.html

俄罗斯科学家利用光谱复用在单根光纤上同时传输经典信号和量子信号

俄罗斯信息安全公司Qrate的一个物理学家团队完成了使用光谱多路复用在单根光纤上同时传输经典和量子信号的实验。他们成功地在光纤中生成了一个密钥。

为了让实验更接近真实情况，科学家们使用俄罗斯开发和制造商T8的工业电信设备。QRate团队使用他们自己的设备进行量子密钥分发，这些设备根据BB84-Decoy State协议对偏振态进行操作。在传输经典信息和量子密钥的过程中，使用了两个DWDM信道，每载波频率为每秒600 Gb。应答器与发射器的偏振状态同向传输经典通信量，并以环路的形式将其返回到自己的接收器。

实验结果表明，光纤上的密钥生成速率为：25公里和50公里的低损耗光纤每秒27.1和7.3 Kb，50公里的标准光纤每秒0.7 Kb。

详情：

https://thegoaspotlight.com/2021/11/02/russian-scientists-transmitted-a-quantum-signal-along-with-a-classical-one-by-one-optical-fiber/

机器学习将是量子控制的有用工具

一个来自日本冲绳科学技术大学院大学(OIST)和澳大利亚昆士兰大学量子机器组的国际研究小组通过模拟表明，在有噪声的测量下，强化学习(一种机器学习)可以用来产生精确的量子控制。他们的研究最近发表在《物理评论快报》上。

论文主要作者Sangkha Borah博士举了个例子：“想象一个球在山顶上。球可以很容易地向左或向右滚动，但目的是保持它在同一个地方。要做到这一点，你需要看到它将向哪个方向发展。如果它倾向于向左，则需要在右边施加力，反之亦然。”

但在量子物理领域，这种应用非常罕见。相比于山顶上的球，研究人员模拟的系统规模要小得多。这个物体不是一个球，而是一个在双井(double-well)中运动的小粒子。Borah博士和他的同事试图通过实时测量来控制双井。

增加这个系统复杂性的是，它是非线性的，这意味着输出的变化与输入的变化无关。与所谓的线性系统相比，这些系统是混乱和混沌的。对于这样的非线性系统，目前还没有量子控制的标准方法，但本研究表明，通过强化学习，机器可以学习完全自主地控制量子系统。

详情：

https://phys.org/news/2021-11-machine-tool-quantum.html

CasFET技术将解决芯片问题

近日，普渡大学的研究人员取得了一项进展，可能使下一代晶体管更小、密度更大、电压和功耗更低。这一技术被称为CasFET(级联场效应晶体管)，它解决了芯片规模和制造尖端芯片设计的成本问题。

这一挑战涉及到纳米晶体管的性能要求，即需要足够高的“开”电流和较低的“关”电流，以及在它们之间切换时的微小差异。该技术的特点是超晶格结构垂直于晶体管的传输方向，使它们的行为类似于量子级联激光器，而不是传统的FET器件。

到目前为止，普渡大学的工程师已经投入了大约150个小时来开发一种模拟引擎，用于推进CasFET技术。

详情：

https://www.eetimes.com/casfet-technology-harnesses-quantum-lasers/

研究人员演示了利用表面声波在碳化硅芯片上控制电子自旋的方法

近日，德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心(HZDR)离子束物理和材料研究所的研究人员演示了利用表面声波在碳化硅芯片上控制电子自旋的方法。磁场将电子自旋的共振频率调整为声波的频率，而激光则诱导色心基态和激发态之间的转换。激光通过记录电子返回基态时发出的光量子来实现对自旋态的光学探测。由于晶格的周期性振动和被困在色心的电子之间的巨大相互作用，他们实现了声波在基态和激发态同时控制电子的自旋。

在这种特定条件下，存储在电子自旋中的量子信息与激光器引起的基态与激发态之间的跃迁解耦。这种声学操纵技术为量子信息处理提供了新的机会，量子器件的尺寸与目前的微芯片类似。

详情：

https://phys.org/news/2021-11-trapping-spins-with-sound.html

研究证明，量子定理也适用于有限温度

绝对零度是量子实验和量子计算最合适的温度，但是热力学第三定律指出，绝对零度是无法达到的。因此在有限的温度下控制精细过程是量子技术的关键目标。近日，俄罗斯Skoltech的物理学家通过证明有限温度下的绝热定理和确定绝热动力学的定量条件，已朝着这个方向迈出了重要的一步。

他们将这些条件应用于几个模型系统，并发现在某些系统中，绝热动力学在有限温度下甚至比在绝对零度下更稳定。

详情：

https://phys.org/news/2021-11-fundamental-quantum-theorem-finite-temperatures.html

北京量子院实现首个电控二维磁振子阀

近日，北京量子院陈剑豪团队实验发现低维磁体的磁振子输运过程具有高度可调性，并与北京大学谢心澄院士、近藤龙一(Ryuichi Shindo)研究员，复旦大学肖江教授、南阳理工大学刘政副教授和中山大学于鹏副教授等合作，建立了二维磁振子模型，并量化分析了其输运过程中的高度非线性；利用这种非线性，陈剑豪团队制备了基于范德瓦尔斯反铁磁绝缘体MnPS3(锰磷硫)的磁振子阀，实现了对其二次谐波磁振子信号的完全可逆电调控，并首次演示了扩散型磁振子逻辑非门。磁振子逻辑是一种崭新的低功耗数字电路方案，未来有望成为基于电荷逻辑方案的良好补充。

这项研究工作还预言了包括但不限于CrI3(碘化铬)、CrBr3(溴化铬)、FePS3(铁磷硫)、CrPS4(铬磷硫)等一大类范德瓦尔斯铁磁和反铁磁材料，都将表现出与MnPS3类似的磁振子阀调控效果。该成果作为低维自旋电子学领域研究的一项突破，对材料科学、纳米电子学和物理学领域都将产生重大影响。

详情：

—End—

相关阅读：

光子盒将为中国境内的研究机构和企业提供一个免费的垂直招聘信息发布渠道，欢迎有需求的机构或企业直接联系光子盒。（微信：Hordcore）

你可能会错过：