周报丨浙江大学发布36比特超导量子芯片；谷歌证明了机器学习中的量子优势

光子盒研究院出品

浙江大学发布36比特超导量子芯片

12月17日，浙江大学在杭州国际科创中心发布“莫干1号”“天目1号”超导量子芯片学术成果。

其中，“莫干1号”是一款专用量子芯片，采用了全连通架构，适用于实现针对特定问题的量子模拟和量子态的精确调控。研究团队利用“莫干1号”芯片系统性地研究了量子多体物理中Stark多体局域化这一广受关注的话题，从系统对初态的记忆、量子纠缠的空间尺度等多个角度对Stark多体局域化进行了全方位的刻画与表征。

“天目1号”芯片面向通用量子计算，采用了较易扩展的近邻连通架构。为执行相对复杂的量子门电路算法，“天目1号”上共集成36个具备更长比特寿命的超导量子比特(退相干时间约50微秒)，实现了高保真度的通用量子门(受控相位门，精度优于98%)。相比于“莫干1号”，“天目1号”具备更高的编程灵活度，以执行更多种类的量子算法，可以应用于更多研究领域。

值得一提的是，目前该研发团队已经拥有从超导量子芯片设计、制备、封装到测控的全栈式研发能力，“莫干1号”与“天目1号”均为团队自主研发制备。同时，团队还建成了有国际先进水平的集成化量子测控平台，可以实现多种复杂的量子实验。

该团队表示，“莫干”“天目”对应着浙江名山：莫干山、天目山，象征着量子团队希望立足浙江、服务全国、面向世界的雄心壮志。

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https://mp.weixin.qq.com/s/xPK7UnmVvy5TyDhk8UB2SA

谷歌在量子机器学习中得到量子优势

近日，美国加州理工和谷歌的研究人员在谷歌“悬铃木”处理器上，用了最多40个比特进行了三类学习任务对此理论的验证。利用系统比特和存储器比特之间的纠缠，通过贝尔测量可以提取超越经典的信息。

在这三类学习任务中，第一类是监督学习，用循环神经网络预测未知非纠缠态的Pauli可观测量，第二和第三类是无监督学习，分别对一维和二维连通性的系统动力学进行学习，用高斯核的主成分分析，得到系统演化算符的一维表示，从而根据量子动力学过程是否满足时间反演对称进行分类，三类任务都观察到了明显的量子优势。文章用到的学习算法具有一定的抗噪性，可以用于分析模拟型的量子仿真器和基于门的数字型量子计算机，未来甚至可以把量子传感器和处理器集成实现边缘计算。

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https://arxiv.org/abs/2112.00778

IQT报告：量子密钥分发市场将在2027年达到14亿美元

根据Inside Quantum Technology的一份新报告，量子密钥分发(QKD)的全球市场规模将在2027年接近14亿美元，到2030年将达到约34亿美元。

该报告提供了以下见解：

东芝和其他公司推出的QKD芯片将使QKD能够更深入地渗透到信息基础设施中。QKD的目标市场将在价格下降的同时扩大。QKD芯片本身可以被视为量子系统小型化大趋势的一部分。构建QKD芯片的新方法是一个机会。例如，中国研究人员利用硅光子芯片和超导纳米线单光子探测器(QKD的关键元件)制造了一个量子通信系统。

军事和政府市场目前是QKD系统最重要的客户，也是近期最大的机会。政府还通过资助量子技术开发项目，在QKD的发展中发挥关键作用。尽管如此，对QKD真正需求的怀疑将减缓QKD政府部门的增长。

QKD可以在公用事业中发挥重要作用——尤其是电力公用事业——QKD供应商越来越重视这一点。QKD可能部署的领域包括智能电网、大坝、铁路道口、道路信号等。随着遥感和控制的普及，这些都代表着越来越大的安全风险。虽然QKD将被公用事业公司采用，但其采用速度可能会很慢。从有利的一面来看，通常公用事业公司已经安装了光纤，QKD应该保护的距离完全在今天QKD的能力范围之内——不到20公里。

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https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technology-research-latest-report-projects-revenues-from-quantum-key-distribution-to-reach-almost-1-4-billion-by-2028/

本源量子入选2021年Venture50风云榜

12月15日，由清科创业、投资界发起的2021 Venture50终评榜单正式出炉！本源量子入选2021 VENTURE50风云榜和2021年投资界硬科技Venture50榜单。

Venture50(简称V50)，由清科创业自2006年创办至今。历经十余年的发展与升华，本评选已成为高成长企业投资风向标。并针对企业不同发展阶段，设立风云榜和新芽榜，聚集万家创业项目、邀数百家投资机构、逾千位投资人评审，为创业企业和投资机构打造多维互动平台，为众多创业项目带来资本助力。

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图灵量子入选2021创业邦100未来独角兽

创业邦100未来独角兽峰会暨2021创业邦年会在上海举办，图灵量子作为唯一一家量子计算领域创新企业入围未来独角兽榜单。为了发现更多新生力量，创业邦连续十二年开展“中国创新成长企业100强”评选活动。这不仅是一份调研榜单，也是一部产业变革亲历者的影集，一路见证了中国产业的风起云涌

图灵量子创始人、CEO金贤敏教授在接受媒体访谈时表示，图灵量子作为国内首家光量子芯片和光量子计算机公司，目前已完成两轮国内量子计算领域最大单笔早期融资。公司在光量子芯片、科研级专用光量子计算机、光量子测控系统、光量子EDA软件和光量子云平台等方面已具备领先优势。在过去几个月里，图灵量子主要完成了从实验室迈向产业化的过程，形成了完整的市场化产品体系。从发展路线上看，图灵量子计划从研发专用光量子计算机，逐渐过渡到大规模通用光量子计算机。未来，图灵量子希望在做好自身快速发展的同时，凭借高成长性和强带动性，通过量子计算赋能人工智能、金融、医药和医疗数据分析等行业，成为推动我国经济高质量发展的重要驱动力。

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2022年棱镜奖宣布决赛入围者

行业巨头和新兴挑战者将在2022年1月在SPIE Photonics West举行的棱镜奖颁奖典礼上获奖。这一年度盛会现已进入第14个年头，旨在表彰多个类别的光子学行业创新。

量子、显示、增强和虚拟现实、传感和自动交通等快速增长的技术领域反映了今年参赛作品和入围者的成就。较新的公司，如Avegant、Class 5和Stratio，将与滨松、ColdQuanta、东芝、徕卡和ams Osram等行业重量级公司并驾齐驱。棱镜奖有十个类别，从科学激光器、量子和传感到生物医学设备、工业激光器和软件，再次提供了一系列极好的光学和光子学的最新产品和技术创新。

其中，量子技术领域的入围者包括：

ColdQuanta，量子模拟器机器Albert；

滨松，量子级联光电探测器(QCD)；

东芝，量子密钥分发系统。

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https://finance.yahoo.com/news/spie-photonics-media-announce-finalists-174400805.html

德国联邦教育和研究部为量子计算机开发项目资助3740万欧元

在新的面向应用的离子阱量子计算机(ATIQ)项目中，来自研究机构的25个合作伙伴致力于实现德国制造的量子计算机演示器，并为用户提供全天候访问。德国联邦教育和研究部(BMBF)为该项目提供了总计3740万欧元的资金，项目总额为4450万欧元。

ATIQ量子处理器的核心基于离子阱技术，该技术被世界公认为是最有前途的量子计算途径之一。然而，当前的系统是复杂的实验室机器，需要高度专业的人员进行大量维护和校准工作。ATIQ联盟与技术和行业合作伙伴合作，通过电子和光信号优化处理器的控制，从而使外部用户能够独立执行计算算法，这种优化将可用于将量子演示器从最初的10个量子比特升级到超过100个量子比特。

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https://www.eurekalert.org/news-releases/937547 

德国为开发量子中继器投资3500万欧元

联合研究项目QuantumRepeater.Link(QR.X)致力于借助量子物理定律运行的通信网络实现安全的高敏感信息交换。该项目将在未来三年内从德国联网教育和研究部(BMBF)获得3500万欧元的总资金。目前，由萨尔大学的Christoph Becher教授负责协调整个项目。QuantumRepeater即量子中继器。

QuantumRepeater.Link网络基于Q.Link.X项目，在该项目中，研究人员能够生产量子中继器的重要基本组件。在新项目中，这些组件将被优化并集成到受保护实验室环境之外的光纤测试网络中。主要目标是证明基本量子中继器系统可以在长达100公里的距离内成功运行。将酌情测试和开发基于使用一系列合适材料的各种有前途的方法。该网络希望克服技术障碍，使量子中继器的批量生产成为未来可行的选择。

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https://www.azooptics.com/News.aspx?newsID=27261 

荷兰将为量子基础科学拨款4200万欧元

Quantum Delta NL与荷兰研究委员会(NWO)合作发起了一项量子研究呼吁。预计将于2022年1月开放的量子研究呼吁将实施Quantum Delta NL计划的“研究与创新”行动路线。在七年的时间里，Quantum Delta NL总共预计为这条行动路线拨款4200万欧元，目标是加强和提升量子技术的科学基础。

博士研究人员也可以申请个人研究预算。这是为了激励量子技术领域的年轻人才。第一轮的总研究预算接近400万欧元，来自全国各地的科学家可以提交最高35万欧元的项目申请。

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https://quantumdelta.nl/launch-first-call-for-daring-scientific-quantum-research/ 

泰雷兹、Pasqal、巴黎大区政府和GENCI建立新的合作伙伴关系

泰雷兹、量子计算初创公司Pasqal、巴黎大区政府和GENCI(法国国家大型密集计算设备中心)宣布了一项为期两年的新合作伙伴关系，以开发新方法，通过Pasqal的量子处理器解决与关键系统优化相关的规划和调度挑战。Pasqal的量子处理器依靠100+量子位平台提供高连接性和高性能，可以有效地解决经典计算系统完全无法解决的大规模问题。

该项目得到了PAck Quantique计划(PAQ)的支持，PAQ由巴黎大区政府、GENCI和Le Lab Quantique(巴黎的量子实验室)于2020年发起，旨在加速巴黎大区量子技术产业的发展，并在集团公司和初创公司之间创造协同效应。为期三年的计划将加强巴黎和法国在欧洲层面量子领域的领导地位，并提高法国当地主要参与者在国际层面的竞争力。

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https://pasqal.io/2021/12/14/thales-pasqal-paris-region-and-genci-launch-a-new-partnership-to-explore-the-use-of-pasqals-quantum-technology-applied-to-critical-systems-optimization/

弗劳恩霍夫协会和QuTech联合支持量子互联网

德国弗劳恩霍夫协会(Fraunhofer-Gesellschaft)和荷兰研究中心QuTech(代尔夫特理工大学和TNO共建)正在量子通信和量子信息网络领域携手合作。它们共同将自己定位为量子技术开发和转让的领先组织，以增强欧洲的创新能力，并为量子互联网铺平道路。12月14日，双方签署了一份密切合作的谅解备忘录。

在长期战略合作中，双方将在量子互联网的开发和知识转移方面进行结构性合作。双方旨在发起和促进更广泛的科学合作，推出新的原型和试验台，在面向应用的研究中更好地联合使用专门知识，并向产业转移。

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https://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2021/december-2021/fraunhofer-and-qutech-unite-to-champion-quantum-internet.html 

欧洲量子网络系统架构联盟公布中期成果

12月，欧洲量子网络系统架构(QSAFE)联盟公布了自己量子网络架构蓝图研究的中期成果，为欧洲量子通信基础设施(EuroQCI)的实施奠定了基础。

EuroQCI将通过基于量子的系统集成到现有通信基础设施中来保护敏感数据和关键基础设施，提供基于量子物理学的额外安全层。它将加强对欧洲政府机构、数据中心、医院、能源网等的保护，成为未来几十年欧盟新网络安全战略的重要支柱之一。欧盟希望在2027年之前实现EuroQCI全面运行。

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https://telecoms.com/512563/eu-inches-forward-with-quantum-network-security/ 

苏格兰弗劳恩霍夫应用光子学中心获得650万英镑资助

位于苏格兰格拉斯哥的弗劳恩霍夫应用光子学中心与量子技术、国防、医疗保健和可再生能源等领域的公司合作，已从苏格兰政府和苏格兰企业那里获得了650万英镑的资金。

弗劳恩霍夫应用光子学中心位于思克莱德大学的技术与创新中心，在近十年的时间里，已经与100家公司完成了180多个项目，主要是生产原型和验证新技术。

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https://www.pressreader.com/uk/the-herald-1130/20211214/282398402720766 

韩国成均馆大学和默克公司签署合作谅解备忘录

韩国成均馆大学量子生物物理研究所宣布，已与全球科技领先企业默克公司签署谅解备忘录，合作开展基于量子生物物理理论和现象的诊断以及疾病治疗的研发。

谅解备忘录签署仪式在成均馆大学自然科学校区举行。量子生物物理研究所Luke P. Lee教授、Han-sang Cho、默克生命科学公司研究解决方案事业部总经理Nam-gu Lee等出席仪式。

根据该协议，两家机构计划提供知识/信息交流的研讨会和教育项目，奖学金和实习项目，以确保生物科学领域的人才培养。

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https://indiaeducationdiary.in/skku-skkus-institute-of-quantum-biophysics-and-merck-life-science-signed-a-mou-for-an-industry-academic-collaboration/ 

美国能源部拨款110万美元支持量子器件制造规模化

美国德州大学达拉斯分校(UTD)的研究人员和一家位于北德州的公司合作正致力于将该大学开发的技术商业化，从而首次能够大规模制造微型量子器件。

早先，UTD的James Von Her科学与技术讲座教授Reza Moheimani博士和他的研究团队设计并制造了一个微机电系统设备，该设备安装在扫描隧道显微镜尖端支架上。之后团队在6月发表的一篇论文中证明了使用微机电系统技术进行扫描隧道显微镜检查的可行性。美国能源部(DOE)授予两个小企业技术转移奖励，将在两年内为Moheimani博士提供110万美元以支持他的研究。

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https://news.utdallas.edu/science-technology/quantum-device-partnership-2021/ 

荷兰启动首个量子育儿试点计划

荷兰宣布在2022年1月1日启动一项量子儿童保育试点计划——这是荷兰国家量子计划Quantum Delta NL与WIQD(量子发展中的女性)组织合作的结果。该试点计划旨在帮助女性在工作时克服照顾孩子的困难。

根据WIQD的联合创始人Stacy Jeffrey博士的说法：“我的母亲在作为单亲父母抚养我和我的弟弟的过程中获得了学士和硕士学位，因此我一直意识到让孩子们做任何事情都很困难。”Jeffrey发现她的许多女同事都有类似的问题，并决定与Quantum Delta NL合作，试图让这个试点项目落地。该项目计划在2022年全年提供20项个人补助金，专门用于在荷兰工作的女性，未来后希望将其扩展到其他欧洲国家。

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https://thequantuminsider.com/2021/12/14/the-netherlands-announces-the-first-quantum-childcare-pilot-program/ 

Pasqal宣布与英伟达进行量子计算合作

法国量子计算公司Pasqal宣布与英伟达合作建立一个量子计算卓越中心，包含10个英伟达DGX A100系统和英伟达InfiniBand网络的集群，以增强其解决方案组合。

Pasqal是英伟达初创加速(NVIDIA Inception)计划的成员，该计划旨在培育尖端初创公司，为整个价值链中的客户提供强大的量子计算工具，并由英伟达加速计算提供动力。除了拓宽可用应用程序的范围外，该集群还为Pasqal的模拟系统提供了额外的技术功能，该系统基于其开源库Pulser。Pulser将于2022年初通过云提供。

此外，Pasqal将使用英伟达cuQuantum软件开发套件来进一步优化公司的开发运营。cuQuantum由旨在加速量子计算工作流程的库和工具组成。Pasqal的开发人员将使用cuQuantum将基于状态向量和张量网络方法的量子电路模拟加速几个数量级。

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https://pasqal.io/2021/12/10/pasqal-announces-quantum-computing-collaboration-with-nvidia/

亚马逊团队赢得2021年量子象棋锦标赛冠军

来自亚马逊公司的Aleksander Kubica在上周的量子计算Q2B会议上成功卫冕了第二届年度量子国际象棋锦标赛。他也是该赛事2020年冠军。

在量子象棋中，有多个棋盘并且棋子的个数不固定。玩家可以进行“量子移动”和常规的国际象棋移动；只需要指出他们正在执行的移动类型。任何量子移动都会创建一个棋盘叠加(每次量子移动时叠加可能的棋盘数量增加一倍)，任何单独的移动都会同时作用于所有的棋盘上。棋子之间也可以相互纠缠，为了确定纠缠的实际位置，玩家必须在对其位置进行量子测量时抓住对手的国王。

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https://arstechnica.com/gaming/2021/12/defending-quantum-chess-champion-takes-the-title-again-in-2021-tournament/ 

ADVA凭借其量子安全加密技术赢得德国主要创新奖

德国光纤网络技术供应商ADVA宣布，其量子安全加密技术赢得了德国最著名的创新奖之一——图林根州创新奖。该奖项认可了ADVA高度安全的加密模块的价值，该模块集成了所有必要的安全功能，并为移动中的敏感数据提供全面保护。它提供了最好的可用网络保护，甚至可以抵御量子计算机攻击的威胁。通过简化ADVA加密技术的认证和监管审批，它还可以为提供高度安全服务的客户加快上市时间。

量子计算机技术的不断进步意味着传输解决方案必须为快速变化的安全形势做好准备。ADVA的高安全性加密模块使用即使是最强大的量子计算机也无法破解的加密算法。它还简化了认证和审批流程，这可能是一个耗时且成本高昂的瓶颈。在ADVA位于德国迈宁根的安全设施中研发的新模块为客户和监管机构创造了完全的透明度，同时避免了任何干扰。

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https://www.union-bulletin.com/adva-wins-major-german-innovation-award-with-its-quantum-safe-encryption-technology/article_7751fc62-3e12-542d-b2ea-377d65ca4832.html 

SEEQC和QuantWare合作开发量子处理器

总部位于纽约的数字量子计算公司SEEQC和荷兰量子计算初创公司QuantWare宣布建立合作伙伴关系，共同开发具有集成低温数字控制逻辑的先进量子处理器(QPU)。此次合作将SEEQC专有平台的独特芯片级架构与QuantWare的可扩展QPU设计和制造相结合。实现世界上第一个利用基于门的集成量子和经典逻辑芯片的商用平台，能够克服超导量子计算机的关键可扩展性工程瓶颈。

SEEQC首席执行官兼联合创始人John Levy表示：“随着我们继续将我们的平台扩展到上千量子比特甚至更高，这种合作伙伴关系将帮助我们克服几个障碍。”

QuantWare董事总经理兼联合创始人Matthijs Rijlaarsdam说：“我们与SEEQC的合作是QuantWare加速量子计算机开发的一个很好的例子，该项目的成功完成将使有用的量子计算更加接近。”

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https://www.quantware.eu/news 

前谷歌、亚马逊和蓝色起源高管加入IonQ

本周，IonQ宣布聘请Ariel Braunstein担任新的产品管理高级副总裁，他曾领导谷歌的增强现实和虚拟现实产品管理；同时，前亚马逊和蓝色起源研发副总裁Dean Kassmann成为了IonQ的新研发副总裁。

此外，IonQ董事会增加了新的成员：Arm执行副总裁和首席财务官Inder M. Singh——曾在Unisys、Comcast、Cisco和AT&T/Lucent Technologies等公司担任高级财务职位。

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https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/ionq-lands-former-amazon-google-execs-names-singh-to-board/ 

Aqemia和施维雅将开展人工智能和量子物理驱动的药物发现合作

利用人工智能和量子物理的下一代制药公司Aqemia和全球制药集团施维雅(Servier)宣布，他们达成了一项合作协议，将利用Aqemia的技术，加速在免疫肿瘤学中一个未公开的靶点上发现小分子治疗药物候选。

此次合作建立在施维雅于2021年初发起的一项成功试点的基础上，该试点旨在盲测Aqemia独特的人工智能、量子和统计物理技术。

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https://finance.yahoo.com/news/aqemia-servier-announce-ai-quantum-140000544.html?guccounter=1

富士通量子优化服务减少了汉堡港的交通堵塞和二氧化碳排放

德国汉堡港务局和日本富士通公司率先展示了量子启发算法如何减少交通拥堵以优化供应链物流和减少温室气体排放。富士通的数字退火机可加速物流、减少港口交通拥堵并将二氧化碳排放量减少多达9%，从而实现更可持续的货物运输。

与富士通合作，汉堡港已证明有潜力减少其港口地区的拥堵。将富士通的受量子启发的数字退火机技术和服务应用于实际交通数据，汉堡港已经确立了优化整个港区交通吞吐量的可能性，同时仍然利用现有的交通控制基础设施。这种受量子启发的方法不是对单个交通灯管理的交叉口进行本地管理，而是优化了整个网络。这显著缩短了船舶、卡车和汽车的停留时间，从而加快了供应链互动，并降低了温室气体水平。

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https://www.itweb.co.za/content/WnpNgM2KLrZqVrGd

鸿海科技集团将在5年内打造离子阱量子计算机

12月12日，富士康母公司鸿海集团旗下的鸿海研究院在其“NExT Forum：量子计算”论坛上宣布成立“离子阱实验室”，由鸿海研究院量子计算研究所主导开发量子编译器，投入离子阱量子计算机的开发规划，预计5年内推出5到10比特开源、可编程离子阱量子计算机，作为中、长期可扩展量子计算机的平台原型。

鸿海科技集团董事长刘扬伟指出，量子科技被誉为下一个时代的解决方案，被视为驱动人工智能、新时代通信、半导体、信息安全变革的重要技术。

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https://www.honhai.com/zh-tw/press-center/press-releases/latest-news/722 

Odyssey已经收购了英国量子计算初创公司Rahko的多数股权

据英国《每日电讯报》报道，Odyssey已经收购了英国量子计算初创公司Rahko的多数股权。

总部位于伦敦的Rahko正在开发利用量子计算机进行药物发现的软件，该公司由伦敦大学学院的计算机科学毕业生于2018年创立。这家初创公司此前于2019年从包括Balderton Capital、Charlie Songhurst、James Field、John Spindler和Tom McInerney在内的投资者那里获得了约160万美元的种子资金。

Rahko的网站称，它正在“通过量子机器学习解决药物发现问题”，开发一项名为Hyrax的药物发现服务，将药物发现算法应用于量子计算机。

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https://mp.weixin.qq.com/s/KReHuh1QGaNqxzyrPvr57Q 

英特尔：采取三大措施延长摩尔定律，包括发展量子计算

英特尔将通过三大措施在2025年之后继续推进摩尔定律并从中受益：

1. 英特尔正在进行重要的扩展技术研究，以在未来产品中提供更多晶体管。在7月的英特尔加速活动上，英特尔宣布计划推出Foveros Direct，实现10微米及以下的凸点间距(Pitch)；除了全面的RibbonFET之外，英特尔正在通过堆叠多个(CMOS)晶体管的方法来掌握即将到来的后FinFET时代，该方法旨在通过每平方毫米安装更多晶体管来实现30%至50%的最大逻辑扩展改进，以继续推进摩尔定律。

2. 英特尔正在为硅带来新功能。随着在300毫米晶圆上首次集成GaN基功率开关和硅基CMOS，更高效的功率技术取得了进步；另一项进步是英特尔业界领先的低延迟读/写功能，该功能使用新型铁电材料来实现可能的下一代嵌入式DRAM(动态随机存取存储器)技术，可以提供更大的内存资源来解决从游戏到人工智能等日益复杂的计算应用。

3. 英特尔正在追求基于硅晶体管的量子计算的巨大性能，以及使用新型室温设备进行大规模节能计算的全新开关。

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https://www.businesswire.com/news/home/20211211005006/en/ 

SQMS研究人员发现了限制超导量子比特性能的纳米氢化物

美国能源部费米国家加速器实验室超导量子材料和系统中心(SQMS)的研究人员及其合作者在超导量子比特中发现了一种新型的纳米结构缺陷，这种缺陷会影响超导量子比特的性能。

费米实验室的Alexander Romanenko和他的同事在arXiv.org网站上的一篇论文中描述了被称为纳米氢化物的性能限制材料的来源。

这项新的技术发现是Q-disease(一种腔体性能的严重退化)的一种变体，几十年前费米实验室SRF团队在为粒子加速器建造的铌超导射频腔体中发现了这种现象。

现在物理学家知道，即使是微量的氢也可以通过氢化物(纳米级)来影响量子比特。消除量子比特处理过程中的氢气会有所帮助。但微量元素仍然存在于铌中，就像溶解在一杯咖啡中的糖一样。

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https://news.fnal.gov/2021/12/sqms-researchers-discover-performance-limiting-nanohydrides-in-superconducting-qubits/ 

科学家在量子计算表面码纠错方面达到新的里程碑

荷兰量子计算和量子互联网研究中心QuTech(代尔夫特理工大学和TNO的共建单位)的研究人员在量子纠错方面达到了一个新的里程碑。他们将编码量子数据的高保真操作与可扩展的重复数据稳定方案相结合。相关成果已经发表在12月16日的《自然·物理学》上。

具体来说，研究人员在距离为2的表面码量子比特上实现了一套逻辑操作，这个量子比特由七个物理量子比特构成，并使用重复的错误检测循环进行稳定。逻辑操作包括：1)初始化为任意状态，2)在布洛赫球的基上进行测量，3)一组通用的单量子比特门。对于每种类型的操作，都可以观察到容错变体的性能高于非容错变体，并量化了差异。特别是，他们使用逻辑泡利转移矩阵的概念演示了逻辑门的过程层析成像。该团队称，这是使用更远距离超导表面码进行量子纠错道路上的一个里程碑。

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https://phys.org/news/2021-12-team-important-quantum-error.html 

量子算法帮助实现更准确的原子钟

德国联邦物理技术院(PTB)QUEST研究所的研究人员已经用高电荷离子达到了极低的温度(200 µK)。致力于此的团队通过结合他们已建立的方法取得了成功，包括耦合离子的激光冷却和量子计算领域的方法。这意味着我们离具有高电荷离子的光学原子钟越来越近，它可能比现有的光学原子钟更准确。研究人员在最新一期的“Physical Review X”上发表了研究结果。

为了极其精确地研究离子等粒子(比如，使用精密光谱学或者在原子钟中测量它们的频率)，有必要让它们接近静止状态。这需要有效地冷却它们。其中一种成熟的高科技冷却方法是激光冷却。

但不是每个粒子都适合这种方法。当两个离子的荷质比差异太大时，即当它们的质量和电荷差异很大时，这种方法就会受到限制。因此，他们选择了量子算法。在所谓的算法冷却过程中，量子操作就是用来这样做的：将能量从光谱离子几乎不可冷却的运动转移到逻辑离子容易冷却的运动。

这种原子钟的不确定度可能小于10^–18。只有世界上最好的光学原子钟才能获得这种性能。这些发现对量子计算机和精密光谱学的发展也具有重要意义。

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https://www.techexplorist.com/supercooling-coupled-ions-more-accurate-atomic-clocks/43151/

Physics World 2021年度突破奖：宏观物体之间的量子纠缠

Physics World 2021年度突破奖授予了两个独立的团队，他们让两个宏观振动的机械鼓纠缠在一起，从而推进了我们对量子和经典系统之间界限的理解。获奖者是Mika Sillanpää和他在芬兰阿尔托大学和澳大利亚新南威尔士大学的同事，以及美国国家标准与技术研究院(NIST)的John Teufel和Shlomi Kotler领导的团队。

这两个团队以不同的方式产生了纠缠。芬兰/澳大利亚团队使用特别选择的谐振频率来消除系统中可能干扰纠缠状态的噪声，而NIST团队的纠缠类似于一个双量子比特门，其中纠缠态的形式取决于鼓的初始状态。

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https://physicsworld.com/a/quantum-entanglement-of-two-macroscopic-objects-is-the-physics-world-2021-breakthrough-of-the-year/

CIM提出者Yamamoto教授荣获2022年兰姆奖

2022年1月10日至14日，第51届冬季量子电子物理学术讨论会(PQE-2022)将在美国犹他州雪鸟滑雪场举行。会上将颁发2022年兰姆奖，NTT Research的PHI(物理和信息学)实验室主任兼量子光学和量子信息处理名誉教授Yoshihisa Yamamoto荣获该奖项。

Yamamoto教授是全球量子科技领域的奠基人之一，也是CIM(相干伊辛机)技术的提出者和主导者。

详情：

https://mp.weixin.qq.com/s/SKJxUtrSqLQD-w9UuhA45w 

代尔夫特理工大学教授Ronald Hanson获得2022年Physica奖

2022年Physica奖已授予代尔夫特理工大学量子计算和量子互联网杰出教授、QuTech团队负责人Ronald Hanson。

Ronald Hanson在量子控制和量子纠缠方面进行了杰出的科学研究。2015年，他的团队成功地在超过一公里的距离上纠缠了两个电子。三年后，他的团队能够以比丢失更快的速度产生量子纠缠。除了是一名出色的研究人员之外，Ronald Hanson在将荷兰量子物理学界团结在一个共同愿景和计划(国家议程量子技术)之下以及从国家增长基金获得执行该议程的资金方面发挥了关键作用。

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https://indiaeducationdiary.in/tu-delft-ronald-hanson-wins-physica-prize-2022/

CEA-Leti在IEDM 2021上发表两篇关于量子计算的论文

法国研究机构CEA-Leti与基于硅的量子计算领域的领先团队CNRS Néel实验室合作，在IEDM 2021上发表了两篇关于该主题的论文，其中包括一篇特邀论文，该论文确定了大规模硅量子计算面临的材料和集成挑战；第二篇论文介绍了一种新型硅量子器件集成，可将有效栅极间距减少一半，并在一维FD-SOI量子点(QD)阵列中提供完全可控性。

CEA-Leti成立于1967年，是微纳米技术的先驱，为全球公司、中小企业和初创公司量身定制差异化的应用解决方案。CEA-Leti的两个项目得到了欧盟H2020 QLSI项目和欧洲研究委员会(ERC) Synergy QuCube项目的部分支持。

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https://www.hpcwire.com/off-the-wire/cea-leti-presents-two-papers-on-quantum-computing-at-iedm-2021/

新的发现可以帮助设计用于传感、计算和通信的量子材料

美国能源部(DOE)阿贡国家实验室和芝加哥大学的研究人员取得了一项突破性进展，有助于为大大改善对半导体碳化硅空位形成的控制铺平道路。

半导体是手机、电脑、医疗设备等大脑背后的材料。对于这些应用，以空位形式存在的原子级缺陷是不可取的，因为它们会干扰性能。然而，根据最近的研究，碳化硅和其他半导体中的某些类型的空位显示出在量子器件中实现量子比特的前景。量子比特的应用可能包括不可破解的通信网络和能够检测单个分子或细胞的超灵敏传感器。未来还有可能出现能够解决传统计算机无法解决的复杂问题的新型计算机。

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https://www.newswise.com/articles/how-to-transform-vacancies-into-quantum-information

有缺陷的钻石可能为量子计算机提供完美的接口

日本横滨国立大学的研究人员开发了一种新的接口方法来控制金刚石氮-空位色心，使其能够直接转化为量子器件。他们的方法于12月15日发表在Communications Physics上。

该团队成功地使用微波和光偏振波来纠缠发射的光子并留下自旋量子比特。这些偏振是垂直于原始震源移动的波，就像从垂直断层位移水平辐射出的地震波。在量子力学中，光子的自旋性质——右或左——决定了偏振如何移动，这意味着它是可预测和可控的。至关重要的是，当在非磁场下通过这种特性引起纠缠时，这种连接似乎对其他变量很稳定。研究团队将这种方法与之前演示的通过隐形传态进行的量子信息传输相结合，以在远程位置之间产生量子纠缠和由此产生的信息交换。负责人Kosaka表示，最终目标是促进连接的量子计算机网络以建立量子互联网。

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本田研究所生长原子级薄的“纳米带”，可以实现高能效的量子器件

位于美国的本田研究所(HRI-US)已经合成原子级薄的“纳米带”——原子厚度的带状材料——对量子电子学的未来有着广泛的影响。HRI-US合成了一种由单层或双层原子构成的超窄二维材料，证明了将这些二维材料的宽度控制在10纳米以下能够在更高的温度下导致量子传输行为。HRI-US团队与来自哥伦比亚大学和莱斯大学以及橡树岭国家实验室的合作者共同撰写了一篇新论文，该论文发表在《科学进展》上。

HRI-US不断发展的技术有可能使量子计算和传感等量子技术达到比目前使用的材料所需的温度更高的温度。迄今为止，常见的制造方法主要依赖于诸如纳米光刻之类的技术，这些技术打印或蚀刻纳米级结构。相比之下，HRI-US科学家开发了一种方法，通过使用镍纳米粒子作为种子来控制二维材料(如二硫化钼)的宽度，从而可控地生长材料。结果是宽度比传统方法合成的宽度窄得多。HRI-US研究人员生长的超窄(约7-8纳米)二维材料在约60K(或-213oC)，比通过常规方法合成的材料高约15倍，约为或低于4K(或-269oC)，为更节能的量子设备铺平了道路。

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https://www.prnewswire.com/news-releases/honda-research-institute-synthesizes-nanomaterials-in-breakthrough-for-quantum-electronics-301442848.html 

物理学家发现全新量子现象

德累斯顿工业大学ct.qmat(量子物质的复杂性和拓扑结构)中心的科学家通过实验证实了原子级薄半导体中发光粒子的一种非常不寻常的运动——被称为激子的电子准粒子似乎同时向相反的方向运动。德累斯顿工业大学新任命的物理学家Alexey Chernikov教授和他的团队能够通过在极低温度下使用超快显微镜监测移动激子的光发射来揭示这种量子现象的后果。目前，这项工作的结果已发表在《物理评论快报》杂志上。

对于目前专注于超薄物质中激子运动的研究项目，Chernikov解释说：“激子可以理解为一种移动的光源。与其他量子力学物体一样，它们结合了波和粒子的特性，“通过原子级薄的晶体传播。这意味着它们可以存储和传输能量和信息，但也可以将它们再次转化为光。这让我们对它们特别感兴趣。”

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https://phys.org/news/2021-12-crazy-emitters-physicists-unusual-quantum.html 

连接矩和量子计算改进了“多体”化学模拟

一项新研究提出了一种对化学系统进行量子计算的新算法，可减少随机“噪声”对结果的影响。该方法使用了40年前首次描述的称为“连接矩”(connected moments)的数学工具。当应用于量子计算时，连接矩工具需要在量子电路中使用更少的量子比特来达到多体系统所需的精度水平。研究人员使用他们的方法来描述相对简单的模型。这使他们能够将他们的方法的结果和准确性与之前经过验证的全面计算模型进行比较。

使用量子模拟将大大提高科学家对化学过程的理解。这些过程是催化、光化学、生物化学和材料科学等领域的关键。这项工作是朝着创建复杂化学系统的准确模拟迈出的有希望的一步。连接矩方法显着提高了效率。这为未来有效使用量子计算机来模拟化学系统提供了一条新途径。

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科学家演示单个离子和超冷原子之间的Feshbach共振

由弗莱堡大学物理研究所原子和量子物理学教授Tobias Schätz教授、Pascal Weckesser博士、Fabian Thielemann及其同事领导的团队在接近绝对零温度的环境下，展示了单个钡离子和锂原子之间的Feshbach共振。研究人员发现，根据外部磁场的强度，可以控制离子和原子的膨胀。“在这些超低温下，粒子之间的碰撞揭示了它们的量子力学性质，”Schätz解释说。该团队在《自然》杂志上报告了他们的发现。

在经典物理中，原子和离子的分子形成通常会随着温度的降低而减慢，直到最后变得非常冷，以至于单个粒子静止不动，不会发生碰撞或反应。然而，量子物理定律预测，在超低温下，量子效应占主导地位，而不是经典定律，原子和离子的碰撞将遵循不同的规则。在量子领域，由于波粒二象性的存在，略高于绝对零度的超冷温度会导致碰撞率增加。原因是粒子不再被描述为碰撞球体，而是可以像水波一样相互叠加、放大或抵消的波包。

研究人员说：“我们在磁场的帮助下，通过控制钡离子和锂原子的相互作用过程，发现了它们之间的Feshbach共振，”Feshbach共振先前已经在慢原子的碰撞中被证明。然而，由于离子的电荷，该团队现在能够在一个明显不同的强相互作用机制下做到这一点。除了磁场，科学家们还在实验室中使用超高真空和光制成的笼子来隔离激光冷却的原子和离子。

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https://phys.org/news/2021-12-feshbach-resonances-ion-ultracold-atoms.html 

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