周报丨预测：量子计算和量子安全市场五年内突破30亿美元；英伟达创下量子模拟记录

光子盒研究院出品

2027年量子计算企业市场规模预计将达到39亿美元

根据TechBullion估计，到2027年，全球量子计算企业市场规模将达到39.074亿美元，预测期内复合年增长率为47.3%。在药物设计、发现和新型化合物鉴定方面，对量子计算的需求不断增长，是在预测期内推动市场收入增长的关键因素。此外，加速人工智能(AI)学习过程的需求增加，是推动市场在预测期内收入增长的另一个因素。

在预测期内，硬件部门收入复合年增长率将达到47.5%。由于基于云的量子计算越来越多地用于药物设计和发现、风险管理、金融交易和供应链优化，基于云的量子计算细分市场预计将在预测期内占据最大的市场收入份额。

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https://techbullion.com/quantum-computing-for-enterprise-market-size-forecasted-to-be-worth-usd-3907-4-million-in-2027/

量子安全市场预计到2025年达到每年30亿美元

根据The Quantum Insider和Safe Quantum Inc联合发布的最新报告，到2025年，量子安全市场(包括后量子加密和量子密钥分发方法)可能增长到每年30亿美元以上。

报告指出，到2024年，用于量子安全的支出将增长到约35亿美元。到2030年，这个数字可能会达到300亿美元左右。

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https://thequantumdaily.com/2021/11/10/quantum-security-market-expected-to-reach-over-3-billion-by-middle-of-decade/

英伟达创下量子计算模拟的世界纪录

在本周举行的英伟达GTC大会上，英伟达推出了65个新的和更新的软件开发工具包，包括用于加速量子计算的下一代SDK(cuQuantum)、最后一英里交付算法和图神经网络挖掘。

cuQuantum使大型量子电路的模拟速度大大加快，开发者可以模拟分子的近期变分量子算法和用于识别容错性的纠错算法，还可以加速来自Atos、谷歌和IBM的量子模拟器。

研究人员使用运行在英伟达内部的超级计算机Selene上的cuQuantum中的cuTensorNet库来模拟解决最大割问题的量子算法。他们使用896个GPU模拟1688个量子比特，能够解出一个有3375个顶点的图，这比之前最大的量子模拟多了8倍的量子比特。他们的解也非常精确，达到了已知最佳解的96%。

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“九章”量子计算机再获殊荣：2021年Falling Walls年度科学突破

一年一度的Falling Walls科学峰会公布了2021年度科学突破。Falling Walls“2021年度十大科学突破”从2021年3月开始全球征集，现已正式公布，来自中国科学技术大学的潘建伟和陆朝阳因为“利用光子证明量子计算优越性”(“九章”)获此殊荣。

潘建伟和陆朝阳及其团队通过开发高性能的非经典光源和多光子干涉，利用100×100模式干涉仪探测高达76个光子实现了玻色采样，这产生了10³⁰的希尔伯特态空间维数，其速度比在超级计算机上使用最先进的模拟策略快10¹⁴。

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https://falling-walls.com/de/discover/videos/the-demonstration-of-quantum-computational-advantage-using-photons/

图灵量子完成数亿元Pre-A轮融资，君联资本领投

国内首家光量子计算公司图灵量子宣布完成数亿元Pre-A轮融资，这是自今年2月公司成立以来完成的第二笔融资。本轮投资由君联资本领投，中芯聚源、琥珀资本、交大菡源基金等资方跟投。本轮融资资金将主要用于公司可编程光量子芯片的研发及流片、量子算法商业化落地。

图灵量子成立于2021年2月，在9个月内相继完成两轮均为国内量子计算领域最大的早期融资。图灵量子一直致力于量子信息芯片化和集成化研究，通过研发铌酸锂薄膜(LNOI)光子芯片和飞秒激光直写技术，制备可集成大规模光子线路的光量子芯片，构建尺度和复杂度上都达到全新水平的光量子系统。

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https://mp.weixin.qq.com/s/DpLeGf7Cwq9grifF36dlfQ

研究表明，量子攻击将给加密货币带来万亿美元损失

美国哈德逊研究所量子联盟倡议(QAI)最近与牛津经济研究院(Oxford Economics)联合进行的研究表明，对加密货币的量子攻击导致价值暴跌99.2%，将对所有者造成1.865万亿美元的直接损失，而这一暴跌将对整个经济造成近1.5万亿美元的间接损失。

2020年加密货币的总市值为3300亿美元，如今市值已接近2万亿美元。机构投资者占加密货币交易的63%，而2017年这一比例仅为10%，这意味着加密货币价值的崩溃必然会波及整个华尔街和全世界的资产负债表，美国经济将遭受3.3万亿美元的打击。

QAI目前将希望寄予在后量子密码身上。

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https://www.forbes.com/sites/arthurherman/2021/11/09/will-quantum-computers-burst-the-bitcoin-boom/?sh=4dc89fe730be

加拿大量子算法研究所宣布启动量子研究实习比赛

本周二，加拿大量子算法研究所(QAI)和Mitacs(一个产学研项目)宣布了一项量子计算研究的实习比赛，面向该国不列颠哥伦比亚省(B.C)高等院校所有年级的全日制学生——从本科生到博士后研究员，涵盖所有学科。2021年的QAI-Mitacs实习将在8个月内为10名获奖者提供高达40000美元的津贴和薪水，以资助清洁技术、运输和物流、应急管理、医疗保健和量子化学等领域的量子计算研究，或新算法的设计。

实习计划必须包括一个QAI产业成员(包括微软、IBM和AWS等科技巨头，以及总部位于B.C的量子初创企业，如D-Wave和1QBit)和一个B.C高等院校参与。符合比赛指南的合格研究项目将获得资助。截止日期为2022年1月31日。

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https://thequantumdaily.com/2021/11/09/quantum-algorithms-institute-and-mitacs-announce-quantum-research-internship-competition/

中国（华南）量子科技创新体验中心揭牌

11月5-6日，第十五期花城院士科技峰会暨第三届粤港澳大湾区(广东)量子密码与信息安全高峰论坛(CFQCIS 2021)在穗成功举办。大会期间，粤港澳大湾区量子通信骨干网广州主控中心和中国(华南)量子科技创新体验中心揭牌仪式成功举行。

中国(华南)量子科技创新体验中心是我国首个聚焦量子科技的创新体验中心，已具备参观接待、科普宣讲、成果展示、体验互动等功能，下一步将继续增加高科技演示、沉浸式体验、智能化互动、一站式服务等手段，面向全社会提供科技成果展示、优秀案例体验、基础设施共享、技术融合创新和行业应用推广等服务，建设成为我国最大的量子科技成果展示中心。

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NERSC寻求Perlmutter超级计算机的量子信息科学研究方案

目前，美国国家能源研究科学计算中心(NERSC)正在寻求在量子信息科学领域使用NERSC的Perlmutter超级计算机进行研究的建议。鼓励应用量子信息科学的所有领域，包括但不限于材料和化学系统的量子模拟、量子电路编译算法、量子计算错误缓解以及混合量子经典算法的开发/测试。

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https://www.hpcwire.com/off-the-wire/nersc-seeking-quantum-information-science-research-proposals-for-perlmutter-supercomputer/

印第安河州立学院创建培训量子技术人员的EdQuantum项目

美国国家科学基金会(NSF)向印第安河州立学院提供了一笔拨款，以创建培训量子技术人员的EdQuantum项目。该项目的目标是开发“混合课程，提高先进光学、光谱学和量子研究技术的光电子技术人员技能”。

这个项目的第一步是对他们认为对量子技术员重要的技能进行行业调查。为了支持量子革命2.0产品的开发和商业化，他们正在寻求来自量子行业、学术界和其他利益相关者的技能和能力。

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https://quantumcomputingreport.com/your-chance-to-help-the-edquantum-project-develop-a-curriculum-for-training-quantum-technicians/

英国首个弗劳恩霍夫中心成立

英国将成立一个新的弗劳恩霍夫中心，致力于量子技术研究。它将成为格拉斯哥弗劳恩霍夫应用光子学中心的一部分。该组织于2012年在苏格兰成立，负责产业研究和开发。它现在有两个业务团队——一个专注于激光和激光系统，另一个专注于量子技术。

在一个著名的项目QT Assemble中，在格拉斯哥的一位弗劳恩霍夫物理学家领导了一个价值1000万英镑的英国政府项目，以推动量子科技的发展。它包括通过生产微型化的复杂器件来实现更广泛的应用，从而使英国成为快速增长的量子领域的强大全球参与者。

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https://thequantumdaily.com/2021/11/07/uks-first-fraunhofer-centre-launches-dedicated-quantum-technology-unit/

TfNSW成立量子技术中心

澳大利亚新南威尔士州交通局(Transport for New South Wales, TfNSW)正在计划从明年初开始启动一系列量子计算试点项目，利用该技术来帮助优化公共交通网络。继今年4月与悉尼的量子计算初创公司Q-CTRL签署合同后，TfNSW透露了一个更详细的计划，将使用量子计算来解决交通网络管理和拥堵问题。

该机构将在未来几周向业界宣布，寻找合作伙伴来帮助研究、开发和实施试点项目，并计划在2022年初敲定合同。TfNSW还计划在悉尼科技中心建立一个量子技术中心。

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https://mp.weixin.qq.com/s/3AnoNUneTRouF3VMqtAH_w

量子加速度计气候探索者(Q-ACE)项目获得700万英镑资助

近日，11家英国机构获得了政府近700万英镑的资助，将太空创新的最新进展付诸行动。大多数项目侧重于气候变化或环境管理，其他项目旨在保护英国的电信系统和保护数字基础设施免受网络攻击。

其中量子加速度计气候探索者(Q-ACE)项目获得了34.5万英镑。量子加速度计利用量子干涉实现了灵敏度和稳定性的结合。该项目将伯明翰大学和Teledyne e2v公司的冷原子干涉测量技术与泰雷兹阿莱尼亚宇航公司(Thales Alenia Space)革命性的极近地球轨道 卫星平台SkimSat结合在一起，测量地球热层的密度，并提供有助于更好地理解 气候预测的数据。

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https://nationalcybersecuritynews.today/government-backs-ground-breaking-space-technology-to-tackle-climate-change-government-hacking-cyberattack/

QSimulate和谷歌发布费米量子仿真器

量子计算初创公司QSimulate和谷歌量子人工智能实验室发布了费米量子仿真器(FQE)，这是一个在费米子模拟中仿真量子计算机行为的软件框架。费米子模拟包括用于材料发现的分子电子结构计算，这是量子计算最令人期待的应用之一。

FQE利用化学、材料和凝聚态物质系统中常见的对称性(即数对称性和自旋对称性)，在模拟费米子量子电路时获得了显著的性能增益。通过将模拟速度提高几个数量级，FQE帮助量子科学家预测材料量子计算所需的硬件资源，并为这种模拟执行经典基准测试。

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本源量子、国仪量子获评“独角兽企业”

在合肥高新区2021年高成长企业发布会活动上，共遴选高成长企业711家，其中雏鹰企业342家、瞪羚培育企业129家、瞪羚企业223家、潜在独角兽企业12家、独角兽企业2家、平台型龙头企业3家。本源量子和国仪量子是唯二的“独角兽”企业。

该榜单对“独角兽企业”的界定是，在中国境内注册成立时间十年以内，获得过私募投资但尚未公开上市，企业估值达到10亿美元以上的企业。此外，已经上市的国盾量子荣获2021年度合肥高新区“深科技”企业。

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图灵量子与上海工研院签署战略合作协议

11月11日，图灵量子与上海微技术工业研究院签署战略合作协议，双方将积极探索遵循产业发展规律的、符合双方共同发展需求的、以产业技术支持为引导的战略合作模式，在技术联合攻关、技术服务、项目合作、市场商务合作等四方面进行深入合作。

通过合作，在上海工研院公共研发合作平台的基础上，提升图灵量子芯片工艺研发、设计和测试能力，以符合集成电路技术自主可控、可持续性发展的国家战略。为了更好地发挥各自优势，依托上海工研院已有的平台技术优势和产业服务经验，双方将共同承接国家和地方项目并攻克技术难点，通过硅光技术合作推动光子、光量子技术产业化。

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https://mp.weixin.qq.com/s/eusjiYNAMhrUR4VTIv_b2g

芝加哥量子交易所增加了三个新的公司合作伙伴，专注于实现量子技术

上周，芝加哥量子交易所(CQE)宣布增加了三家新的合作伙伴：Classiq、Lake Shore Cryotronics和牛津仪器。这三家公司开发流程、工具、仪器和软件，实现下一代量子技术。

Classiq的量子算法设计平台可以解决量子电路的现实问题，其专利技术可以自动将高级功能模型转换为适用于各种后端系统的优化量子电路。

Lake Shore Cryotronics可提供高性能低温温度仪器和传感器；适用于超高真空环境的低振动低温恒温器；低温晶圆探针台；以及探索和开发下一代量子材料的完整材料表征解决方案。

牛津仪器公司提供冷却系统到毫开尔文温度的解决方案，观察光子中的量子纠缠，并制造和表征量子比特和新型量子材料。

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https://chicagoquantum.org/news/chicago-quantum-exchange-adds-three-new-corporate-partners-focused-enabling-quantum

ISARA、Carillon和Crypto4A宣布实现了提供了世界上第一个量子安全的公钥基础设施解决方案

本周二，加拿大Crypto4A技术公司、ISARA公司和Carillon信息安全公司宣布了他们的合作协议，重点是为组织提供下一代量子安全NowTM公钥基础设施(PKI)解决方案。

Quantum-Safe Now PKI解决方案集成了ISARA的Radiate量子安全工具包和Catalyst Agile数字证书方法，提供混合加密敏捷性，以及Carillon的世界级PKI CertServ ID管理套件，在Crypto4A的QxEDGE™和QxCloud™混合安全平台(HSP)上运行。通过共同努力，三家加拿大公司提供了世界上第一个量子安全的PKI解决方案。

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https://finance.yahoo.com/news/isara-carillon-crypto4a-partnership-enables-120000641.html

PASQAL获得L'Usine Nouvelle颁发的2021年度创业奖

PASQAL在巴黎举行的Assises de L’industrie活动上获得了法国权威媒体L'Usine Nouvelle颁发的2021年度创业奖。PASQAL是巴黎高等光学学院(IOGS)和法国国家科学研究中心(CNRS)的衍生公司，PASQAL的雄心是让法国成为量子计算领域的世界领导者。

PASQAL正在开发基于中性原子技术的量子计算机。与竞争技术相比，该技术具有许多优势：低能耗、室温操作、易于扩展(只有100个量子比特以上的技术，到2023年第一个1000个量子比特的行业解决方案)以及易于在高性能计算中心实施。2021年，PASQAL获得2500万欧元的A轮融资。

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https://pasqal.io/2021/11/04/pasqal-receives-prize-of-start-up-the-year-2021-from-usine-nouvelle/

代尔夫特电路和kiutra联合开发可扩展的量子技术平台

目前，代尔夫特电路(Delft Circuits)和kiutra两家公司启动了一个联合研究项目——开发一个可扩展的量子技术平台(SPROUT)，由Eureka Eurostars资助。SPROUT项目的目标是提供一个完全集成的交钥匙冷却平台。该仪器将成为快速可靠测试组件或构建多节点量子网络的最佳解决方案。它将可靠、低维护的冷却技术与集成电子技术和用于连接量子硬件的高密度布线相结合。

代尔夫特电路和kiutra是位于欧洲两个领先的量子中心的初创企业，它们对量子技术的战略重要性有着共同的理解，以保护和增长财富和确保安全。要建立一个强大的欧洲量子产业，跨国合作是必不可少的。在SPROUT项目中，合作伙伴希望支持量子技术的开发，培育量子生态系统和供应链。

SPROUT项目在欧洲资助计划“Eurostars”的框架内实施，其中德国合作伙伴由“联邦教育和研究部”支持，荷兰合作伙伴由“荷兰企业局”支持。

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https://delft-circuits.com/kick-off-of-the-european-project-sprout/

Quantum eMotion推出USB量子随机数发生器

在全球半导体短缺的大环境下，Quantum eMotion公司宣布获得了量子随机数发生器(QRNG)设计所需的FTDI芯片，保证其便携式USB QRNG设备的及时交付。这款便携式USB QRNG设备，它将产生纯粹的随机性，作为不可破解的加密系统的基石。公司还将计划与机构技术伙伴合作，为区块链应用开发突破性的安全解决方案。

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https://www.streetinsider.com/Newsfile/Quantum+eMotion+To+Finalize+Its+First+Product+After+Resolving+Its+Supply+Chain+Bottleneck+Due+to+Global+Chip+Shortage/19191410.html

KAZ的新量子安全技术用于升级比特币和以太坊的加密技术

目前，澳大利亚KAZ公司正在使用量子安全技术升级比特币等加密资产使用的加密技术。Binance Smart Chain的量子资产是第一个采用KAZ的量子技术的加密货币，并正在使用它来推出量子比特币，以确保比特币的加密保持安全和可靠。

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https://www.einnews.com/pr_news/555592209/new-quantum-security-technology-used-to-upgrade-the-cryptography-used-by-crypto-assets-such-as-bitcoin-and-ethereum

Multiverse与IonQ合作，加速量子计算在金融领域的应用

Multiverse Computing宣布与离子阱量子计算的领导者IonQ合作，在Multiverse Computing金融解决方案Singularity®中使用IonQ量子云平台，将使金融服务组织能够比以往任何时候都更准确、更快速地对风险进行建模。

这一合作关系结合了IonQ提供的世界上最先进量子硬件架构与Multiverse客户在复杂金融建模中所依赖的简单易用性相结合。使用该集成系统，金融机构能够以前所未有的速度和准确度模拟真实金融问题，如公平价格计算、投资组合创建和优化、ETF复制、风险评估以及许多其他模拟。

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https://thequantumdaily.com/2021/11/11/multiverse-partners-with-ionq-to-unlock-the-power-of-quantum-computing-for-global-financial-companies/

Agnostiq与Xanadu将开发金融量子平台

总部位于加拿大多伦多的量子计算SaaS初创公司Agnostiq宣布与Xanadu合作，在Xanadu的开源软件PennyLane上构建产品，以使用先进的计算技术解决金融问题。PennyLane为量子计算提供了一种强大且开创性的可微编程方法。它将经典机器学习库与量子硬件和模拟器无缝集成，使用户能够像训练神经网络一样训练量子计算机。

由于PennyLane是Agnostiq产品套件的核心，金融服务公司可以确保他们构建的工具符合量子可微编程的最佳实践，最大的开源量子社区之一支持底层组件。通过Agnostiq和Xanadu之间的合作，一些世界领先的金融机构将在工业规模上实施PennyLane。这一合作关系是朝着降低企业客户利用量子计算的障碍迈出的又一步。

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剑桥量子为德国运营商解决铁路优化问题

德国联邦铁路公司(Deutsche Bahn, DB)的子公司DB Netz正与剑桥量子公司(Cambridge Quantum)合作，探索量子计算机如何改善铁路交通线路的重新调度。该项目正在探索如何使用在小规模量子计算机上运行的新算法优化铁路规划。

DB Netz是管理近33300公里铁路基础设施的服务提供商。DB Netz最近将剑桥量子公司最新的组合优化算法过滤变分量子本征求解器(F-VQE)与其自身的运筹学专业知识相结合，以在模拟延迟后重新优化现实列车时刻表。

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里程碑：面向超导量子处理器的开源室温控制系统

目前，美国劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的物理学家和工程师团队成功证明了在室温下用于量子比特控制的低成本、高性能射频(RF)模块的可行性。他们构建了一系列紧凑的射频模块来混合信号，以提高超导量子处理器控制系统的可靠性。他们的测试证明，使用模块化设计方法，降低了传统射频控制系统的成本和尺寸，同时仍能提供优于或相当于商用系统的性能水平。

利用该团队的低噪声射频混频模块，以有限的中频在电子基带和量子系统固有频带之间转换带宽，研究人员可以利用噪声较小的转换器，以更低的成本获得更好的性能。此外，他们还设计了电磁干扰屏蔽，以消除不必要的干扰，这些干扰会降低信号完整性并限制整体性能。这种屏蔽旨在防止量子计算机的常见问题——信号泄漏和干扰周围的电子设备。

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新的量子计算架构创造时间晶体，寿命比谷歌的实验延长了10倍

加州大学伯克利分校(UCB)的物理学家Norman Yao五年前首次描述了如何制造时间晶体——一种新的物质形式，其模式在时间而不是空间中重复。虽然一个完全隔离的时间晶体原则上可以永生，但是以往实验中创造的时间晶体只存在了几分之一秒。

2021年7月，由谷歌领导的一个研究团队首次利用量子计算机创造了时间晶体，这个晶体持续了大约十分之八秒。这一次，Yao和荷兰QuTech的研究人员使用了基于金刚石的量子计算机，持续了大约8秒，寿命比谷歌的实验长了10倍。

在11月4日发表在《科学》杂志上的一篇论文中，Yao和QuTech的研究人员报告了一种多体局域化离散时间晶体的创造，这种晶体持续了大约8秒钟，相当于800个振荡周期。QuTech是代尔夫特理工大学和荷兰独立研究机构TNO的合作项目。他们使用了基于金刚石的量子计算机，其中量子比特是嵌入金刚石内部的碳-13原子的核自旋。

本次报告的结果表明，固体中的自旋缺陷是实验研究统计物理中这些重要开放问题的灵活平台。

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研究人员首次实现了重子的量子模拟

由加拿大滑铁卢大学量子计算研究所(IQC)的一名教员领导的一组研究人员在量子计算机上首次模拟了重子(一种基本的量子粒子)。凭借这一研究结果，该团队朝着更复杂的量子模拟迈出了一步，这将使科学家能够研究中子星，了解更多宇宙最早的时期，并实现量子计算机的革命性潜力。

该团队研究晶格规范理论的量子模拟。这些理论是对现实物理的描述，包括粒子物理的标准模型。规范理论对场、力、粒子、空间维度和其他参数的涵盖范围越广，它就越复杂，也就越难以用经典的超级计算机进行建模。

他们开发了一种节约资源的量子算法，使其能够在IBM云量子计算机与经典计算机配对的一个简单的非阿贝尔规范理论中模拟一个系统。通过这一具有里程碑意义的步骤，研究人员正在为规范理论的量子模拟开辟道路，甚至远超世界上最强大的超级计算机。

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https://phys.org/news/2021-11-quantum-simulation-baryons.html

新的算法提高了早期量子计算机的计算能力

最近，美国能源部艾姆斯实验室(Ames Lab)的一组科学家开发了计算量子算法，能够高效和高度精确地模拟量子系统的静态和动态特性。这些算法是有价值的工具，可以更好地了解复杂材料的物理和化学，它们是专门为现有和将来的量子计算机设计的。

科学家Yong-Xin Yao和他的研究伙伴在艾姆斯实验室使用先进计算机的能力来加速凝聚态物理的发现，对极其复杂的量子力学以及它们如何在极快的时间尺度上变化进行建模。当前的高性能计算机可以对非常简单的小量子系统的特性进行建模，但更大或更复杂的系统会迅速扩大计算机必须执行的计算数量，以获得精确的模型，这不仅减慢了计算的速度，也减慢了发现的速度。

新的算法利用了现有量子计算机的能力，通过自适应生成和调整计算机需要做出的“有根据的猜测”的数量和种类，以便准确描述系统的最低能量状态和不断演化的量子力学。这些算法具有可扩展性，使得它们能够利用现有的“嘈杂”(脆弱且容易出错)量子计算机及其近期的迭代精确地建模更大的系统。

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https://techxplore.com/news/2021-11-algorithms-advance-power-early-stage-quantum.html

研究表明，太多的量子纠缠阻碍了量子机器学习

最近，一组国际研究人员发现了一个阻碍量子机器学习的重要障碍——太多的量子纠缠。

机器学习要求算法在训练阶段从数据中学习。在训练过程中，算法通常在给定的任务中逐步改进。然而，大量量子算法在数学上被证明只经历了微不足道的改进，这是由于一种被称为贫瘠高原的现象，谷歌的一个团队在2018年首次报告了这一现象。经历贫瘠的高原可能会阻止量子算法的学习。

这项理论研究进一步研究了贫瘠高原的原因，并将新的焦点放在了过多纠缠的影响上。他们已经证明，输出量子比特与量子神经网络的其余部分之间的过度纠缠会阻碍学习过程，而且大量的纠缠对模型来说可能是灾难性的。通过限制网络的深度和连通性，以及通过在量子机器学习模型中精确和有意地部署纠缠，或许能够避免量子机器学习算法无法训练的情况。

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https://www.eurekalert.org/news-releases/934151

研究人员在IBM量子计算机上实现量子导引

近日，德累斯顿工业大学的研究人员在IBM Q处理器上，用一个比特作为开放量子系统，其他比特作为“黑盒子”环境，观察到了量子导引。系统的动力学可由碰撞模型解释，环境比特通过CNOT门让系统比特发生随机的比特位翻转，对系统来说相当于σx基下的相位退相干通道，随着碰撞次数N增加，σz接近指数衰减。对系统进行量子态层析，对环境比特沿三种不同的投影轴测量，测量到信息完整程度的不对称也模拟了系统和环境的可控性不同。

由于测量存在错误，该工作中采用的区分经典局域隐态和量子导引的指标是导引权重，它衡量整个系统中量子成分相对于局域隐态成分的比重，可由半正定规划得到，大于0表明系统是可导引的，即系统与环境是纠缠的。量子态层析时线性求逆得到的可能不是物理的密度矩阵，研究中只保留其中有效的态，从而得到的是导引权重的下限（LB）。对三台IBMQ处理器、1~4的碰撞次数，都得到了超过0的下限。

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https://arxiv.org/abs/2111.00074

科学家探测到固体材料中“幽灵般的”量子纠缠

近日，美国能源部橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)领导的一个团队证明了“量子纠缠见证”的可行性，它能够证明量子材料中磁性粒子或自旋之间存在纠缠。他们使用中子散射实验和计算模拟相结合的方法测试了三个纠缠目击者。纠缠见证技术是一种数据分析工具，用来确定哪些自旋跨越了经典领域和量子领域之间的界限。

为了确保目击者是可信的，研究小组将这三种粒子都应用到一种材料上。其中两个目击者，基于贝尔的方法，充分表明了一维自旋链中存在纠缠——一条相邻自旋的直线，在忽略其他粒子的情况下，与相邻自旋相互通信——但第三个，基于量子信息理论，在同样的任务上表现出色。

该团队不仅证实了量子纠缠随着温度降低而增加的理论预测，而且成功区分了经典和量子活动，这是自2016年该技术提出以来最全面的费舍尔量子信息(QFI)演示的一部分。

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https://www.eurekalert.org/news-releases/934222

中国科大为量子精密测量提供了新的途径

中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室彭新华研究组和华中科技大学吕新友教授合作，在超辐射相变量子模拟的实验研究中取得重要进展。该合作研究组通过引入反压缩操作，借助于高精度的量子控制技术，首次成功地在核磁共振量子模拟器上实验实现了超越No-go定理的平衡态超辐射相变，推动了量子相变理论和量子模拟领域的发展，为量子精密测量提供了新的途径。

研究组基于核磁共振量子模拟器，模拟验证了不包含矢势项的Rabi模型的超辐射相变以及No-go定理的机制；进一步巧妙地引入了额外的反压缩操作，指数增强系统的零点涨落，在矢势平方项存在的情况下成功观测到了超辐射相变，突破了No-go定理的限制。

研究结果表明，压缩/反压缩操作能够有效调控量子相变点，即使在矢势平方项存在的情况下也能恢复平衡态的超辐射相变。这不仅打破了No-go定理对相关领域进一步发展所造成的潜在阻碍，而且启发了后续研究者将更先进的量子控制技术应用到光-物质相互作用、凝聚态等复杂体系的实验研究上；实验中制备的高度纠缠态（压缩态）也有望为量子度量和容错量子计算领域提供了关键的量子资源。

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https://www.nature.com/articles/s41467-021-26573-5

中国科大在纳米尺度量子传感研究中取得重要进展

中国科大郭光灿院士团队在纳米尺度量子传感研究中取得重要进展。该团队孙方稳教授课题组将量子传感技术与光学超分辨成像技术相结合，研究纳米尺度电磁场的超小局域和高精度探测，实验实现了百万分之一波长尺度电磁场局域。基于该发现，进一步将局域电磁场能量和与物质相互作用强度分别提升了8个和4个量级。该成果以“Focusing the electromagnetic field to 10-6λ for ultra-high enhancement of field-matter interaction”为题，于11月4日发表在国际知名期刊《自然·通讯》上。

该成果将高空间分辨率量子传感成功应用在纳米科学研究中，为探索纳米尺度下的电磁场与物质相互作用提供了一种有效工具。实验中实现的深亚波长电磁场局域及超强电磁场与物质的相互作用不仅可用于远场量子比特操控，还可用于极弱电磁信号的测量，如发展基于量子比特的微波雷达等技术。

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https://www.nature.com/articles/s41467-021-26662-5

科学家利用量子物理学和分子生物学成功观察到光活性蛋白的结构变化

近日，由威斯康星大学密尔沃基分校的Abbas Ourmazd和德国电子同步加速器研究所(DESY)的Robin Santra领导的开发团队，在科学杂志《自然》上展示了量子物理学和分子生物学的巧妙结合。科学家利用这项技术追踪光敏黄蛋白(PYP)在被光激发后在不到一万亿分之一秒的时间内结构发生变化的方式。

入射光激发光活性蛋白的电子层将进入更高的量子态，这导致了分子形状的初始变化。这种形状的变化反过来会导致激发态和基态相互重叠。在由此产生的量子跃迁中，激发态回复到基态，由此分子最初的形状保持不变。因此，量子态之间的锥形交叉打开了通往量子力学基态中蛋白质新空间结构的途径。

研究团队首次成功地解开了光敏蛋白在这种圆锥形交叉点上的结构动力学。他们利用了机器学习，因为对动力学的完整描述实际上需要考虑所有粒子的每一个可能的运动。

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https://scitechdaily.com/clever-combination-of-quantum-physics-and-molecular-biology/

研究人员成功构建了由纳米石墨烯制成的量子磁体链

目前，由来自瑞士联邦材料科学与技术研究所(EMPA)和伊比利亚国际纳米技术实验室(INL)的科学家领导的国际研究团队已成功构建了由纳米石墨烯制成的量子磁体链。该团队的研究结果对理解量子磁体在纳米尺度上的重要性意义重大，并可能为构建量子计算机打开大门。

为了完成这项艰巨的任务，研究人员将有机化学技术与超高真空表面科学相结合，以合成自旋为1的石墨烯分子，形成一维链。利用隧道显微镜，研究人员小组能够以原子分辨率研究吸附在金表面的链的量子态，将其与理论预测的量子态进行比较，并确定该系统的行为确实类似于霍尔丹模型(Haldane model)。特别是，在含有足够多磁性分子的链中，研究人员发现链顶端存在近藤共振，这种现象发生在自旋½粒子与导体（如金）中的电子相互作用时。

这项工作显示了利用纳米石墨烯形成二维纳米磁体网络的潜力，从而使类似于霍尔丹的预测得以证实，例如，量子态的存在将允许进行量子计算。

详情：

https://www.eurasiareview.com/07112021-exotic-magnetic-states-on-the-nanoscale/

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