周报｜Xanadu将发布容错光量子计算机蓝图；抗量子加密算法被破解

光子盒研究院出品

Xanadu提出了可扩展、容错光量子计算机的蓝图

Xanadu领导的一个国际科研团队将在APS三月会议上展示可扩展、容错光量子计算机的蓝图。这种新架构可能会使基于光子的方法优于其他量子计算模式。

该架构以“将Gottesman-Kitaev-Preskill玻色子量子比特和光的压缩态拼接在一起形成具有一个时间和两个空间维度的量子比特团簇态”为中心。该方法通过结合最先进的玻色子量子比特制备程序，生成并操纵用于容错、基于测量的量子计算的三维资源状态。他们补充说，连续变量量子计算的优势是利用容易产生的压缩态实现的。

报告显示该框架具有以下优势：集成光子芯片是模块化的且易于联网，因此该设计具有可扩展性；架构基于模块化、易于联网的集成光子芯片，为可扩展的制造和操作打开了大门，反之又可能让光子学在通往量子计算机的道路上超越其他平台拥有数百万个量子比特；研究人员还将讨论拼接组件的改进，以提高创建有用量子计算机的几率。

详情：

https://thequantuminsider.com/2022/02/20/xanadu-led-researchers-to-present-blueprint-for-scalable-fault-tolerant-photonic-quantum-computers/

抗量子加密数字签名算法Rainbow被笔记本电脑破解

理论上可以不被量子计算机破解的数学算法，却被经典计算机破解。近日，IBM苏黎世研究院Ward Beullens的一篇论文显示，使用一台笔记本电脑，一个周末(53小时)，即可破解NIST后量子密码标准化项目中的三个最终签名方案之一Rainbow。

NIST“后量子密码算法标准化项目”于2016年8月启动，为了应对量子计算的潜在威胁，面向全球征集后量子密码标准，其中包括公钥密码、数字签名以及密钥交换算法。层层筛选后，Rainbow成为三个最终签名方案之一。

攻击代码已经开源，发布在作者的Github页面： 

https://github.com/WardBeullens/BreakingRainbow

国仪量子科技教育服务平台正式上线，助力量子科技人才培养

国仪量子高度重视量子科技人才培养，为了给用户提供更好的服务支持，量子科技教育服务平台正式上线。该平台是基于金刚石量子计算教学机开设的教学服务网站，主要包含量子线上学习平台和量子计算云平台两大板块。旨在为用户提供“一站式”教学解决方案，助力量子技术人才培养。

量子线上学习平台包含量子计算教学视频、讲义、文献等内容，丰富的教学内容为高校老师开设量子计算相关课程提供由浅入深的课堂解决方案。量子计算云平台可以帮助用户开发教学及模拟实验来了解量子计算的“无限潜能”。涵盖基础教程和学习环境，并允许用户运行包括量子克隆算法、Grover 搜索算法、量子相位估计算法、Shor 算法等和测试新的量子算法线路。

详情：

https://edu.ciqtek.com/

德勤量子气候挑战赛寻求优化航空旅行的气候影响

德勤咨询是全球最大的专业服务提供商之一，宣布启动量子气候挑战赛，以解决与航空旅行相关的气候变化问题。参赛者将可以使用挑战赛量子计算合作伙伴IBM Quantum的量子计算资源，最好的提交者将有机会在柏林的德勤Greenhouse勤创空间展示，并有资格赢得12,000欧元奖金池的一部分。

航空旅行对局部和全球气候的影响是一项复杂的计算，其中飞机轨迹形成的云可能对气候产生变暖或变冷的影响。这种计算高度依赖于当前的天气情况，而量子计算提供了优化飞机飞行模式的能力，以实时最大限度地减少对环境的影响。

这一挑战代表了量子计算不断增长的优化潜力可以产生实际影响的又一个领域，其中多个变量的相互依赖可能会给传统的高性能计算解决方案造成障碍。

详情：

https://quantumcomputingreport.com/deloitte-quantum-climate-challenge-seeks-to-optimize-climate-impacts-of-air-travel/

欧盟投资60亿欧元建立的卫星星座将与量子通信基础设施集成

近日，欧盟在法国图卢兹（Toulouse）举行的关于太空政策的会议上，欧盟委员会提出了“基于太空的安全通信系统”（Space-based Secure Connectivity System）计划。目前，欧盟的通信系统高度依赖非欧洲卫星，而这个新的卫星星座将确保欧盟在通信系统的安全性方面保持独立。

欧盟建设的卫星星座将和欧洲量子通信基础设施（EuroQCI）集成在一起，以借助量子加密技术为欧洲政府和军事组织提供安全通信。设想的欧盟卫星星座将成为具有地缘政治影响的战略资产，以减少欧洲对非欧洲解决方案的网络依赖。

最后，本次欧盟会议还提到太空交通管理办法（Space Traffic Management，STM）。STM一般包括安全、可持续和有保障地进入外层空间，以及在外层空间内开展活动和从外层空间返回的手段和规则。欧盟表示，将加强空间监视和交通能力，以支持STM，并加快研发活动，以开发自动防撞服务。在这个过程中，会使用到AI和量子技术。

目前估计费用总额为60亿欧元，其中24亿欧元来自欧盟预算、成员国和欧空局的资助。

详情：

https://www.euronews.com/my-europe/2022/02/15/what-is-the-eu-s-new-space-plan-and-why-does-it-matter

麻省理工学院加入Q-NEXT国家量子研究中心

麻省理工学院团队为 Q-NEXT 量子材料开发工作带来了世界领先的分子化学研究。该中心项目的主要部分是为量子设备开发高质量、标准化的材料，包括量子比特——经典计算机比特的量子模拟。

量子材料的开发是Q-NEXT量子研究中心的基础。今年，Q-NEXT团队计划在其合作伙伴国家实验室——阿贡和 SLAC 国家加速器实验室——启动两个新的量子工厂，作为量子材料的需求来源。

作为Q-NEXT的合作伙伴，麻省理工学院将在扩大合成化学研究方面发挥重要作用，不仅适用于量子工厂的量子比特开发，也适用于该中心更广泛的量子材料工作。

详情：

https://www.newswise.com/doescience/mit-joins-q-next-national-quantum-research-center/?article_id=766159

安徽省“十四五”科技创新规划发布，支持量子科技产业化发展

近日，安徽省人民政府办公厅正式印发《安徽省“十四五”科技创新规划》（以下简称《规划》），明确了“十四五”时期安徽省科技创新高质量发展的重点方向、重大任务和重要举措，对安徽省当前和今后一段时期科技创新工作作出系统谋划和总体部署。

《规划》指出，安徽将以建设高水平创新型省份为目标，以强化科技创新策源能力为主线，以提升基础研究能力和突破关键核心技术为主攻方向，以自主创新与开放协同双轮驱动，以深化科技体制机制改革为根本动力，加快建设科技创新攻坚力量体系和科技成果转化应用体系，推进长三角科技创新共同体建设，力争在量子信息、核聚变、集成电路、生命健康等领域取得关键性技术突破，支撑碳达峰碳中和目标如期实现，助力建设经济强、格局新、环境优、活力足、百姓富的现代化美好安徽。

详情：

https://www.masys.gov.cn/kjqq/kjzc/18435771.html

美国Q-Lab种子基金计划启动

马里兰大学(UMD)和量子计算设备的领先开发商IonQ正在合作提供30万美元的资金，用于旨在推进量子科学发现并帮助培养未来熟练的量子计算劳动力的项目。邀请UMD研究人员提交可以利用马里兰大学国家量子实验室Q-Lab的项目提案。Q-Lab是美国第一个用户设施，使研究人员能够通过访问商业级量子计算机进行研究。2021年9月，UMD和IonQ宣布由该大学投资2000万美元创建Q-Lab。

种子基金将支持一系列研究，以开发探索量子计算新用途的算法或模拟，并让从事非量子信息科学领域工作的研究人员参与探索量子计算机的潜在应用，以应对其专业领域内的挑战。资金还将用于课程开发，包括学生项目、课程和教学方法或模块，使学生能够学习实用的量子计算编程技能和/或探索Q-Lab设施的需求或用途。通过该计划授予的每笔赠款金额从1万美元到4万美元不等。研究人员必须在 3 月 27 日之前提交提案，入选者将在 5 月公布。

详情：

https://today.umd.edu/q-lab-seed-grant-program-to-support-new-quantum-connections

澳大利亚将在年底前提交国家量子战略

2月23日，澳大利亚举办了一场名为Quantum Australia 2022的会议，澳大利亚首席科学家Cathy Foley在会上与利益相关者讨论了如何最好地利用澳大利亚的量子领先优势，以便在年底前将一项国家战略提交给政府。Foley博士将于4月访问美国，讨论根据新的国际量子协议深化合作。该国家战略预计将在今年年底完成，但其发布日期将由政府决定。

Foley博士表示，需要投资于来自澳大利亚世界领先的量子研究和尖端本土公司(如硅量子计算公司(SQC)和Q-CTRL)的优势领域。

详情：

https://www.innovationaus.com/cathy-foley-embarks-on-quantum-mission-for-australia/?utm_content=buffer6a525&utm_medium=social&utm_source=LinkedIn&utm_campaign=buffer

美国军方启动新的量子计算项目招标

美国军事研究人员正在要求产业界确定是否有可能建造一台价值超过其成本的量子计算机——特别是对于需要容错的应用。美国国防高级研究计划局(DARPA)官方发布了针对“未被充分探索的实用规模量子计算系统”(US2QC)的项目招标(DARPA-PS-22-04)。

US2QC的主要目标是确定一种相对未被探索的量子计算方法是否能比传统预测更快地实现实用规模的运行。实用规模的量子计算是系统价值大于成本的临界点。

US2QC旨在通过验证和确认找到实用规模的量子计算机概念，以及在近期实现的可行路径。投标人应描述其实用规模量子计算机概念的规模、质量和配置，并解释其系统的计算价值可能超过其成本的原因。

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https://sam.gov/opp/6c8cffdd547b4816bb8b09e4e4448892/view

美国科罗拉多州和芬兰政府宣布建立新型量子伙伴关系

科罗拉多州州长Jared Polis和芬兰政府代表团正式签署了谅解备忘录，以建造外国直接投资、研发项目、公司扩张交流为重点的合作伙伴关系。芬兰希望与美国一同创建新的量子产业机会。芬兰驻美国大使Mikko Hautala表示，“此次芬兰代表团相信所有的量子公司都会像终结者一样，挖掘量子产业的发展潜力；芬兰和科罗拉多州一样，也拥有不断增长的量子生态系统，同样希望扩大伙伴关系。”

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https://jila.colorado.edu/news-events/news/state-colorado-government-finland-create-new-quantum-partnerships

Quantinuum与IBM达成合作

Quantinuum宣布与IBM达成协议，将与剑桥量子公司一起扩展IBM量子中心，为客户提供更多访问IBM量子计算系统的机会，包括IBM最近发布的127量子比特处理器“Eagle”，以及IBM的量子专业知识和Qiskit，以推动和发展量子生态系统。IBM对Quantinuum的投资是由IBM Ventures促成的。

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https://www.quantinuum.com/pressrelease/quantinuum-and-ibm-commit-investments-to-jointly-grow-the-quantum-ecosystem

Strangeworks和加拿大量子算法研究所达成合作

量子计算软件公司Strangeworks宣布与加拿大政府资助的非营利组织量子算法研究所(Quantum Algorithms Institute，QAI)进行最新合作，该组织旨在汇集政府、工业界和学术界在不列颠哥伦比亚省 (BC) 和加拿大实现应用量子计算。QAI 跟随其几个Strangeworks量子生态系统创始成员(包括 1QBit、亚马逊、D-Wave、IBM 和微软)的脚步，加入了Strangeworks Quantum Syndicate™。

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https://finance.yahoo.com/news/strangeworks-quantum-algorithms-institute-announce-160000189.html

德国量子计算公司Quantagonia完成种子轮融资

德国量子计算公司Quantagonia GmbH宣布与三个深度技术投资者组成的财团结束其种子轮融资，以将量子计算算法的优势带入当今的业务。凭借应用量子算法更好地解决当今计算机上现有业务问题的能力，Quantagonia可以帮助企业有效地加速其量子计算的入口。

对于企业面临的许多决策，例如在金融、供应链和能源管理方面，Quantagonia的突破性、现有和正在开发的算法让企业能够实时解决以前无法通过算法解决的复杂问题和当前方法比预期慢的时间敏感问题。Quantagonia的算法将在经典计算机和量子计算机之间无缝地提供这些好处，而无需用户随着量子计算硬件的发展而重新制定模型。此功能通过使它们与硬件无关，特别是在底层硬件受到快速变化的情况下，有助于使当今的开发工作面向未来。

详情：

https://www.benzinga.com/pressreleases/22/02/p25743495/quantagonia-established-to-bring-the-benefits-of-quantum-computers-to-businesses-today

牛津大学衍生公司QuantrolOx融资140万英镑，用于加速可扩展量子计算开发

牛津大学衍生公司QuantrolOx宣布已筹集140万英镑的种子轮资金，将用于加速可扩展量子计算开发。Voima Ventures、Remus Capital、Hermann Hauser博士和Laurent Caraffa参与了本轮融资。QuantrolOx正在为量子技术构建基于机器学习的自动化控制软件，以调整、稳定和优化量子比特。

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https://thequantuminsider.com/2022/02/24/oxford-spinoff-quantrolox-raises-1-4-million-to-accelerate-scalable-quantum-computing-development/

Super.tech获得165万美元资助，并发布新的量子计算机基准

芝加哥大学量子软件衍生公司Super.tech已被选中从美国能源部获得165万美元的资金，同时发布了SupermarQ，这是一个以应用为中心的量子计算机基准测试套件。这些应用反映了金融、化学、能源和加密等多个领域的现实问题。基准测试是计算行业的基石，对于现阶段的量子计算尤为重要。

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https://sciencex.com/wire-news/407139325/supertech-releases-supermarq-a-new-suite-of-benchmarks-for-qua.html

启科量子与白山云共推边缘云量子安全服务

2月23日，启科量子与贵州白山云科技股份有限公司在广州举行了战略合作启动仪式。双方将共同推动量子信息技术应用于SD-WAN、信息安全、API网关等领域，并在科技研发、市场推广等方面建立长期战略合作，推动全国边缘云量子安全服务的长足发展，实现合作共赢。

此次与启科量子达成战略合作，白山云将借力启科量子在量子信息技术领域二十年的优势技术积累与丰富产品经验，共同开发量子安全网络应用场景，更有望借助“一带一路”实现出海。

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https://mp.weixin.qq.com/s/wOY30XMTLIpHhqAAAWZguw

QCI和QPhoton签署光量子处理技术的独家营销协议

Quantum Computing Inc. (QCI)宣布与量子光子技术领域的领先创新者 QPhoton, Inc. 达成业务合作伙伴关系和独家营销协议。两家公司将合作将 QCI 的量子软件解决方案Qatalyst™与 QPhoton 的先进光子量子技术相结合，以将其应用于 QCI 特定的解决方案。

根据独家营销协议，两家公司将寻求共同销售和营销双方开发的量子和光子产品和服务。该协议还包括一份提供 250 万美元的票据购买协议。目前QCI已向QPhoton提供了125万美元，并同意在某些条件下提供剩余125万美元。所得款项旨在让 QPhoton 继续其正在进行的光子创新，并与 QCI 建立联合研发。

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https://thequantuminsider.com/2022/02/24/qci-and-qphoton-announce-exclusive-marketing-agreement-for-photonic-quantum-processing-technologies/

Quantum Machines宣布新脉冲处理单元全面上市，以实现实时量子纠错

首个通用量子计算云基础设施的创建者Quantum Machines (QM)宣布其新型脉冲处理器单元 (PPU) Hadamard 全面上市。Hadamard 将成为 QM 的 OPX 硬件的核心，将支持高级量子计算算法的编排以及实时的量子纠错。

Hadamard是一个18核处理器，一次可以运行数十个量子比特，具体取决于量子处理器的模式和架构。每个脉冲生成器内核都会生成操作量子比特的脉冲，接收来自量子比特的数据，并执行实时繁重的工作以使算法最有效地运行。

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https://www.prnewswire.com/il/news-releases/quantum-machines-announces-general-availability-of-new-pulse-processing-unit-to-enable-real-time-quantum-error-correction-301489560.html

首届IBM量子纠错暑期学校今夏开班

IBM将于今年7月5日举办线下2022量子纠错(QEC)暑期学校，地点位于纽约州塔里敦，为期一个月，IBM将承担从当地机场到暑期学校所在地的所有住宿、餐饮和旅行费用。量子纠错暑期学校最多可容纳70名学员。所有符合标准的候选人都可以申请，选拔过程将于3月3日开始。

发现并纠正错误是阻碍量子计算机发挥其全部潜力的最重要障碍之一，IBM希望借此机会为解决这一重大挑战做出贡献。学校将召集下一代QEC研究人员参加一系列关于基础课题和最新理论与实验结果的迷你课程，并提供与QEC领域其他人员合作的机会。QEC暑期学校的目的是让参与者了解QEC的工作知识以及选定领域的一些最新成果。这将使学生能够为前沿研究做出贡献，从而使量子计算行业和世界受益。

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https://www.ibm.com/quantum-computing/summer-school/

俄罗斯量子卫星公司种子轮融资近100万美元

量子密码领域的卫星和大气系统开发商QSpace Technologies LLC宣布完成价值7170万卢布(近100万美元)的种子轮融资，投资者为俄罗斯最大的量子技术商业投资者之一俄罗斯天然气工业银行(Gazprombank)。

这笔投资将用于建造一个小型立方星的第一阶段，该卫星带有一个量子密钥分发系统发射器。未来，研究人员计划将这种小型飞行器发射到太空中，使用发射器作为有效载荷。该卫星计划于2023年发射。

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https://thequantuminsider.com/2022/02/21/russias-qspace-raises-nearly-1-million-us-from-gazprombank/

IEEE Quantum于2月22日召开量子互联网峰会

量子技术会议、研究和教育计划的领先社区 IEEE Quantum 于2月22日召开了量子互联网峰会。本次量子互联网会议以全球商业领袖的主题演讲和专家演讲为特色。

峰会主席Maëva Ghonda表示：“随着公共和私人组织增加投资资金以准备可扩展的量子互联网，我们必须不断分享全球量子创新趋势和政府政策，这将极大地造福高级领导者和决策者。”Bohr量子技术公司首席执行官兼美国能源部前科学副部长Paul Dabbar补充：“我们公共政策已经开始支持量子互联网的构建模块，我期待着讨论过去四年的这些举措可能会出现哪些新的公共政策努力，以及新兴私营部门的前景。”

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https://www.hpcwire.com/off-the-wire/ieee-quantum-announces-the-quantum-internet-summit-on-feb-22/

QuSide为QRNG应用提供了新的量子熵源芯片

QuSide是一家位于西班牙巴塞罗那的初创公司，致力于量子随机数发生器(QRNG)领域，推出了其新的量子熵源芯片 QN 100，为客户提供增强的随机性能力，以便持续过渡到量子安全的网络安全和高效的随机加速计算。该公司将 2022 年视为对高质量随机数需求的关键一年，因为预计将发布新的后量子加密和认证标准，以及对量子通信基础设施的更大规模投资。

根据IQT Research最近的一份报告，量子随机数发生器正在成为一个巨大的细分市场，到2026年其价值可能达到72亿美元。迄今为止，QuSide在市场上最引人注目的举措是去年与西班牙电信(Telefonica)建立了合作伙伴关系，将量子随机数生成集成到西班牙电信的虚拟数据中心云服务中。

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https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/quside-offers-new-quantum-entropy-source-chip-for-qrng-applications/

IISER和C-DAC携手开发量子技术解决方案

印度科学教育与研究学院 (IISER) 和高级计算发展中心 (C-DAC) 将共同致力于使用量子技术开发硬件和软件解决方案。IISER的I-Hub量子技术基金会(I-Hub QTF)和C-DAC 签署了这方面的谅解备忘录。这是I-Hub两年前发起的国家量子技术计划下正在进行的几项努力的一部分。

“我们将开发用于在各种量子计算平台上实施的底层敏捷硬件和软件，并将其放在云上以供更大范围使用，”I-HUB QTF 项目主任兼物理系副教授 Umakant Rapol 说。

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https://indianexpress.com/article/cities/pune/iiser-c-dac-join-hands-to-develop-quantum-technology-solutions-7786442/

CellStrat宣布推出与量子计算和API市场的新平台

CellStrat是一家位于美国和印度的领先人工智能 (AI) 初创公司，在其世界级的 AI 平台 CellStrat Hub 上推出了量子计算项目包和AI API市场。根据CellStrat联合创始人 Vivek Singhal 的说法，“这个包将加速数十名全球开发人员的量子学习之旅，并有助于在这项尖端新技术中创造不断增长的劳动力。”量子计算将通过超快的科学计算改变世界。它指的是一种利用量子力学特性进行计算的计算。除其他用途外，它还可用于对大规模数据集进行超快速 AI 训练。

Vivek Singhal 表示：“无论是人工智能、量子还是其他任何领域，我们都将保持在新兴技术的前沿，并使数百万全球开发人员能够轻松学习和部署这些技术”。

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https://spindigit.com/2022/02/24/cellstrat-announces-new-platform-launches-with-quantum-computing-and-ai-api-marketplace/

伯克利实验室提出一种新的量子计算错误缓解方法

劳伦斯伯克利国家实验室 (Berkeley Lab) 应用数学和计算研究部 (AMCRD) 与物理部之间的合作产生了一种新的错误缓解方法，有助于使量子计算的理论潜力成为现实。研究小组在《物理评论快报》上发表的一篇论文“使用噪声估计电路减轻量子计算机上的去极化噪声”中描述了这项工作。

伯克利实验室的研究人员开发了一种他们称之为噪声估计电路的新方法。电路是在量子计算机上执行的一系列操作或程序，用于计算科学问题的答案。该团队创建了电路的修改版本，以给出可预测的答案（0 或 1），并使用测量结果和预测答案之间的差异来校正实际电路的测量输出。伯克利实验室团队将他们的新方法与其他三种不同的错误缓解技术相结合：使用“迭代贝叶斯展开”（一种在高能物理学中常用的技术）进行读数误差校正；随机编译的本地版本；以及错误外推。通过将所有这些部分放在一起，他们能够从 IBM 量子计算机中获得可靠的结果。

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https://phys.org/news/2022-02-noise-error-mitigation-quantum.html

探索地下世界！量子重力传感器取得重大突破

一项新的研究表明，一种量子传感器可以利用控制原子和重力的物理学原理探测地下结构。这种被称为量子重力梯度仪的传感器之前已经在实验室条件下成功测试过，但新的研究报告了该仪器在实际户外环境中的首次演示，这一突破为考古、导航、城市规划和防灾等领域的大量改进的传感应用铺平了道路。

英国伯明翰大学团队在《自然》杂志上的论文表明，里程碑式的探测的成功打开了“进入地下的新窗口”，并为地下位置“更快地绘制或探测更小、更深的地貌”奠定了基础。鉴于主要的考古发现是从停车场地下挖掘出来的，而城市基础设施对于传统的传感方法来说往往过于复杂，这项新的成就可能会提供一种更高效和有效的方法来检查无法进入的空间。

详情：

https://www.birmingham.ac.uk/news/latest/2022/02/sensor-breakthrough-paves-way-for-groundbreaking-map-of-world-under-earth-surface.aspx

两个团队实现由两种类型的原子组成的量子计算阵列

两个研究团队创建了包含两个不同中性原子的阵列，这是一个很有前途的量子计算平台。使用单一类型中性原子的阵列，研究人员最近证明，他们可以为诸如量子计算或单分子的受控形成等应用协调原子相互作用。他们现在正在寻求从多个原子种类中创建中性原子阵列，例如，这可以实现更先进的量子计算协议。

为实现这一目标，武汉中国科学院精密测量科学与技术创新研究院的何晓东及其同事现在已经通过实验证明了如何生产包含两种不同铷同位素的阵列。该演示与芝加哥大学Hannes Bernien领导的团队的另一个相似，该团队实现了铷和铯原子的阵列。

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https://physics.aps.org/articles/v15/s20

可定制量子设备的新平台

科学家们在开发定制的量子比特方面迈出了重要的一步。在发表在《美国化学学会杂志》上的一篇论文中，由科学及们展示了如何在广谱范围内对特定的量子比特分子家族进行微调。该研究重点是一组特定的分子：中心铬原子被四个碳氢化合物分子包围形成金字塔状结构的分子。

该团队还概述了能够对这些量子比特进行精细控制的基本设计特征。“这是一个量子比特设计的新平台。我们可以使用我们可预测、可控、可调的设计策略来创建一个新的量子系统，”麻省理工学院化学教授、该研究的合著者 Danna Freedman 说。“我们已经展示了这些设计原则适用的范围广泛的可调性。”

详情：

https://phys.org/news/2022-02-platform-customizable-quantum-devices.html

上海交大金贤敏团队发表量子纠缠拓扑保护光子芯片最新成果

近日，上海交通大学物理与天文学院金贤敏团队的最新研究成果“Topologically Protected Polarization Quantum Entanglement on a Photonic Chip“发表于全球新锐综合性研究期刊《Chip》，第一作者为王耀博士。该研究成果在光子芯片上展示了拓扑态对光子纠缠的保护。研究团队实验发现即使芯片材料会在相空间中引入相对极化旋转，量子纠缠态依然能够被拓扑态很好地保护。

详情：

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2709472322000016

北京大学物理学院实现拓扑保护的集成量子纠缠光源

近日，北京大学物理学院科研人员与外部学者合作，共同实现了拓扑保护的集成量子纠缠光源。相关成果以“拓扑保护的量子纠缠光源”（Topologically Protected Quantum Entanglement Emitters）为题，在线发表于《自然·光子学》（Nature Photonics）。该研究工作实现的拓扑量子纠缠光源，为北京大学团队前期发展的硅基光量子芯片技术提供了重要支撑，将有助于研制大规模集成光量子芯片和大尺度光量子计算机。

该研究工作在基于硅基二维耦合谐振环构型的反常弗洛凯（Floquet）拓扑绝缘体器件的拓扑边界上，制备出了具有拓扑鲁棒性的Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）纠缠态和多光子纠缠态。联合研究团队通过实验观测量子干涉和量子态层析技术，并对比完美无结构缺陷的拓扑量子纠缠光源、带结构缺陷的拓扑量子纠缠光源、以及平凡的量子光源等多种构型，首次在实验上证明了量子纠缠源在存在某些类结构缺陷和加工误差的情况下，依然具有和完美器件近乎一致的高量子态保真度和纯度。

详情：

https://www.phy.pku.edu.cn/info/1031/7249.htmhttps://www.phy.pku.edu.cn/info/1031/7249.htm

过内置Purcell滤波器快速读取和重置超导量子比特

近日，东京大学的研究人员通过读取腔内禀的Purcell滤波器演示了比特快速读取和重置，实现了把读取腔同时作为Purcell滤波器使用。Purcell效应会造成量子比特通过谐振腔更快退相干，影响比特寿命。该工作通过把读取腔和Purcell滤波器合为一体，虽然采用半波长谐振腔并没有减少面积，但简化了设计，还能够满足快速读取和重置要求，为超导量子处理器的设计优化提供了有益的思路。

利用比特和谐振腔频率不同，把读取的耦合电容放在比特缀饰模式的波节处，此时比特通过腔各模式的自发辐射干涉相消，总的结果表现为没有辐射，而该位置对腔读取频率和频率失谐的驱动来说没有满足干涉相消条件，从而能够耦合腔模式进行读取和重置、传递驱动，但阻止了比特模式与外界耦合，抑制了比特由Purcell效应导致得退相干。

详情：

https://arxiv.org/abs/2202.06202

科学家在生物传感方面取得突破

芝加哥大学、普林斯顿大学和洛桑联邦理工学院的联合研究显示，基于金刚石的量子传感能够以前所未有的灵敏度对生物系统进行纳米级测量。这种新兴技术的潜在应用范围从基础生物过程的研究到下一代医疗诊断设备的开发。

而生物量子传感面临的主要挑战之一是需要将量子传感器与生物目标系统连接起来。为此，他们展示了一种将量子工程与单分子生物物理学相结合的方法，将单个蛋白质和DNA分子固定在拥有相干氮空位量子位传感器的大块金刚石晶体表面。他们的薄型(小于5 nm)功能化架构提供了对生物分子吸附密度的精确控制，并使近表面量子比特相干性接近100μs。所开发的架构在生理条件下保持化学稳定性超过5 d，使该技术与大多数生物物理和生物医学应用兼容。

详情：

https://www.pnas.org/content/119/8/e2114186119

上海交大:原子尺度下实时观察量子材料中光诱导的维度变换

近期，上海交通大学科学家与国内外研究人员合作，利用在基金委国家重大科研仪器研制项目资助下自主研发的兆伏特超快电子衍射系统，在原子尺度实时观察到电荷密度波材料1T-TiSe2在光激发下由三维有序的原子分布转换为三维无序但是二维有序的现象，该工作以“Light-induced dimension crossover dictated by excitonic correlations”为题近期发表在《Nature Communications》。

实验中用超短电子束测量1T-TiSe2在激光激发后不同时刻下的衍射斑，并发现在相变过程中对应三维2×2×2结构的超晶格峰消失的同时，总是伴随着新的代表二维2×2结构的漫散射信号的出现。实验中所用到的兆伏特相对论能量级电子有更低的多次散射背景信号，这使得极其微弱的漫散射信号被成功测量。

实验结果证明激子的破坏与2×2的二维电荷密度波的形成有着直接的关系，即在该材料中是激子的作用使得层间的原子获得相位的相干性并促进了层内的二维电荷密度波序转变成层间的2×2×2三维电荷密度波序，为一个长期的争论提供了确定性答案；同时类似该可逆的超快相变的调控在将来也有望应用于研发新一代的更快的存储和计算器件。

详情：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-28309-5

上海交大首次实现基于量子随机行走的哈尔随机酉矩阵

近日，上海交通大学科研人员在物理学权威杂志《物理评论快报》上发表了题为“Generating Haar-uniform Randomness using Stochastic Quantum Walks on a Photonic Chip”[PRL 128, 050503 (2022)]的论文。近年来，量子随机行走被提出可用于构建符合哈尔测度的随机酉矩阵，本工作建立了该理论方案在三维光量子芯片体系中的映射，首次实验实现基于量子随机行走的哈尔随机酉矩阵。

本工作通过丰富的实验工作验证了三维光量子芯片上大量的量子随机行走的期望符合哈尔测度。经过这个验证，在日后的应用中，每次只需要制备一组特定实验参数的量子随机行走，它就可被认定为哈尔随机酉矩阵，可应用于玻色采样等一系列量子信息处理模块中。大规模三维光量子芯片及灵活的随机扰动引入方式，为构建哈尔随机酉矩阵带来了相比以往更加高效的创新实现途径。

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https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.050503?ft=1

在铜氧化物高温超导体中首次观测到压力导致的超导-绝缘体量子相变现象

对固体施加一个压力，晶格常数会变小，由此可增加能带宽度，把一个绝缘体转变为导体。这是高压诱导的绝缘体向导体的转变是固体材料常见的物理现象，称之为Wilson转变。而把一个金属甚至超导体通过压力，在不改变电子的价键特性的前提下，转变为绝缘体是一个非常困难的事。但这件几乎不可能发生的物理现象最近被发现了。

该项工作由中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心超导国家重点实验室孙力玲研究员带领的团队与所内向涛院士、周兴江研究员、胡江平研究员等，以及美国布鲁克海文国家实验室顾根大研究员和德国马普所林成天研究员合作，利用先进的高压研究手段，在Bi2212铜氧化物超导体中发现的。

这是在铜氧化物高温超导体中首次观测到压力导致的超导-绝缘体量子相变现象。这一新现象的发现，对现有的固体理论是一个挑战，为建立正确的关联电子理论框架提供了新的研究课题。该项研究于2022年2月17日在线发表在Nature Physics上。

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https://phys.org/news/2022-02-scientists-quantum-phase-transition-pressurized.html

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