周报丨中国科大实现高安全量子密钥分发网络；量子机器学习优势研究取得进展
光子盒研究院出品
中国科大在高安全量子密钥分发网络方面取得新进展
中国科大郭光灿院士团队在量子密钥分发网络化研究方面取得重要进展。该团队韩正甫教授及其合作者王双、银振强、陈巍等实现了抗环境干扰的非可信节点量子密钥分发网络，全面提高了量子密钥分发网络的安全性、可用性和可靠性，向实现下一代量子网络迈出了重要的一步。该研究成果发表在《Optica》上。
在该项研究中，课题组设计了“萨格纳克-马赫-曾德尔”结构的非相敏量子编码器，能够免除相位参考系的补偿；同时，课题组借助随机化，擦除了编码量子态的偏振信息，使其具备抗信道偏振扰动能力；最后，课题组重新利用偏振维度进行多用户配对，能够同步实现多对用户的Hong-Ou-Mandel干涉和联合测量。在此基础上，课题组完成了测量设备无关量子密钥分发网络的构建，使其同时具备抗环境干扰、无需可信节点、支持多用户灵活组网的特性。该成果推动了下一代量子保密通信网络的实用化，为未来量子互联网的具体形态做出了有益的探索。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3115888.html?templateId=520429
科学家朝着量子机器学习优势迈出了重要一步
量子软件公司Zapata Computing和量子计算公司IonQ的研究人员展示了首个量子-经典生成算法的实际和实验实现，该算法能够使用最先进的基于门的量子计算机生成手写数字的高分辨率图像。他们认为，这一结果是朝着构建能够超越经典机器学习能力的量子设备迈出的重要一步。该研究成果发表在《物理评论X》上。
在其量子辅助机器学习框架中，他们实现了一个基于量子电路的生成模型来学习和采样生成对抗网络的先验分布。此外，还引入了一种多基技术，该技术利用了在不同基中测量量子态的独特可能性，从而增强了先验分布的表达能力。研究人员在离子阱设备上训练这种混合算法，基于171Yb+离子量子比特生成高质量图像并在数量上优于在流行的MNIST数据集上训练的手写数字的可比经典生成对抗网络。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3107034.html?templateId=520429
以色列宣布斥资2900万美元成立量子计算研发中心
以色列宣布投入1亿新谢克尔（2900万美元）建立世界上第一个量子计算研发中心，该中心将成为以色列国家量子倡议(INQI)的一部分。预计该中心将在12-18个月内投入使用，最初的量子系统运行“超过50个量子比特”。
该中心汇聚了全球的合作伙伴，目标是让该中心的量子计算机在未来几年内从现在的几十个量子比特扩展到可能的成百上千个量子比特。包括以色列量子计算公司Quantum Machines来建立量子计算研发中心，其技术量子编排平台(Quantum Orchestration Platform)将成为INQI系统的关键部分。其他参与的公司还包括以色列国防电子公司Elbit Systems，并由QuantWare(荷兰)提供超导量子处理器，ColdQuanta(美国)提供基于冷冻原子的量子计算技术，ORCA Computing(英国)提供其光子量子技术。因此，该系统最初将包括三种不同的量子处理技术。此外，其他联盟成员包括总部位于德国的ParTec AG，该公司正在提供高性能计算(HPC)基础设施以及用于集成HPC和量子计算的服务，而量子开发工具和基准测试软件将由Classiq(以色列)和Super.tech(美国)提供。
实际的量子计算机将允许使用各种量子比特技术，并采用基于组件的方法，使系统的某些部分能够升级到未来的量子技术。该策略旨确保为INQI开发的量子计算机可以随着量子技术的不断进步而更新，以使其保持在最前沿，而不是锁定今天做出的技术决策。
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美国政府投资300万美元，用于量子科学研究生培训计划
圣路易斯华盛顿大学教授Sophia Haye和物理学教授Kater Murch将领导在圣路易斯地区建立一个融合的量子科学和工程研究生培训计划，即“跨学科链接量子传感技术（LinQ-STL）”。美国国家科学基金会(NSF)向该计划投资300万美元。该计划为希望在圣路易斯地区的研究实验室、私营公司和其他机构探索量子科学的科学家和教育工作者提供培训。LinQ-STL将连接华盛顿大学、密苏里大学圣路易斯分校、圣路易斯大学和哈里斯-斯托州立大学之间的研究工作。
该项目预计培训100名学生，其中包括40名来自化学、物理、计算机科学、电气工程和系统工程博士课程的受资助学员。其研究重点为量子传感器。此外，该项目的研究人员还希望通过此项目为研究生教育中来带制度上的变革。
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美国国家量子信息科学研究中心线上招聘会将于9月14日举办
9月14日，美国能源部科学办公室的国家量子信息科学(QIS)研究中心将准备举行的第二届线上QIS招聘会。该活动旨在让本科生、研究生和博士后群体了解到他们可以从事的QIS职业，包括从技术和科学角色到促进研究的职位，并在通信、营销和人力资源等方面提高对该领域的认识。
该活动将以线上方式免费举办，报名时间为6月16日-9月12日。来自美国能源部国家实验室、学术机构和行业的专家将出席此次活动，与求职者会面，分享他们的经历，并回答参与者的问题。QIS招聘会由布鲁克海文国家实验室的量子优势联合设计中心（C2QA）组织的。
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美国参议院将继续推进《量子计算网络安全防范法案》
美国参议院可能会采取一项众议院通过的措施，旨在保护联邦政府系统免受量子计算机开发带来的潜在风险，这些量子计算机可以轻松破解目前的加密算法。参议员Maggie Hassan和Rob Portman推出了《量子计算网络安全防范法案》，该法案将优先考虑防御量子攻击所需的技术升级。本月早些时候众议员Ro Khanna提出的该法案在众议院通过。
该法案还要求管理和预算办公室根据法律向国会发布年度报告，概述后量子密码的战略和途径，包括风险评估和资金需求。国会正在进行其他努力来应对量子计算带来的挑战。众议院版本的2023年国防授权法案目前包括加速量子研究工作的措施。众议院还刚刚通过了《芯片法案》，通过520亿美元的拨款和激励措施促进美国国内微处理器制造，以及加强多个机构的量子计算研究和开发。
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NIST宣布“向后量子密码迁移”项目的合作供应商
美国国家标准与技术研究院(NIST)的下属单位国家网络安全卓越中心(NCCoE),作为行业组织、政府机构和学术机构的协作中心，共同应对网络安全挑战。他们创建了一个名为“向后量子密码迁移”(Migration to Post-Quantum-Cryptography)的项目，以开发白皮书、战术、演示和工具，帮助其他组织实施其向PQC的转换。
该项目将展示可以提供自动化帮助，以确定在硬件、软件、内部部署或云中使用公钥密码学的位置的工具，它将根据风险管理方法帮助确定哪些领域需要首先升级，然后提供从易受攻击的算法迁移到抗量子算法的系统方法。
为了创建一个可以帮助该项目的合作伙伴联盟，NCCoE向合作伙伴发出呼吁，并根据合作研发协议(CRADA)的条款选择了12个合作伙伴与他们合作，分别是亚马逊网络服务公司 、思科系统公司 、Crypto4A Technologies,Inc. 、Cryptosense SA、InfoSec Global 、ISARA Corporation 、微软、三星SDS有限公司、Sandbox AQ 、Thales DIS CPL USA,Inc.、Thales Trusted Cyber Technologies、VMware,Inc. 。其他个人可以通过多种方式参与此项目。NCCoE正在创建一个由其他个人组成的利益共同体，这些个人可以分享他们的专业知识，并可帮助指导NCCoE项目。
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塞浦路斯首个量子通信网络获得欧盟提供的375万欧元
7月21日，塞浦路斯研究部副部长发布一份声明表示，塞浦路斯已从欧盟获得375万欧元，用于在该国实施第一个国家量子通信网络。这笔资金由数字欧洲计划（DIGITAL）提供，它是一个专注于为企业、公民和公共管理部门带来数字技术的欧盟资助计划。
塞浦路斯的资金申请是由电子通信部牵头的财团向欧盟提出的，计划网络发展总成本为750万欧元，将由欧盟计划和该国资金共同出资。该项目被称为 "CyQCI"，将在塞浦路斯创建一个基于量子密钥分发的先进实验性光网络，这将实现该国公众与学术和产业最终用户之间高度安全的信息传输。该计划是将网络与欧洲量子通信网络互连，在整个欧盟范围内开发一个量子安全的跨欧洲网络。
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加拿大成立量子引力研究所
8月15日-19日，加拿大温哥华将举办“量子力学与引力：结合理论与实验”会议，这次会议将为新的量子引力研究所（QUANTUM GRAVITY INSTITUTE）揭幕，该研究所由量子引力协会支持，其总部设在温哥华，它将支持国际研究工作，包括理论和实验两方面。
8月17日的会议主要是面向非科学家群体，将包括公开讲座、辩论和公开问题会议。其他4天的会议内容将以科学为主要内容，涉及从量子宇宙学和量子黑洞到实验量子引力的主题。
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UCSC教授获得美国能源部120万美元赠款，用于开发量子动力学工具
加利福尼亚大学圣克鲁兹分校（UCSC）化学和生物化学副教授Yuan Ping领导了美国能源部(DOE)资助的八个研究项目之一，该项目为期三年，获得了DOE的120万美元资助，该项目建立在她之前开发的基于量子动力学预测材料和分子重要特性的计算工具的工作之上。Ping的团队将与伦斯勒理工学院合作，为迅速兴起的“自旋化学”领域开发计算技术和大规模并行软件，将专注于自旋对催化材料和光化学的影响。
Ping的团队将开发计算化学技术，用于预测自旋动力学和自旋相关电荷转移的建模，为深入了解自旋化学的机理铺平道路。该项目的一个重要方面是开发与最强大的超级计算机兼容的软件。此项目正开发的超大规模模拟能力，将有助于解决对清洁能源非常重要的科学课题，包括二氧化碳减排、催化、生化能源转换以及清洁和可持续制造。
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IBM旨在通过错误缓解技术获得直接的量子优势
7月19日，IBM发表了一篇文章表示，通过理论和实验进展表明，概率错误消除(PEC)已经可以在嘈杂的量子计算机上实现量子电路的无噪声估计，PEC旨在从嘈杂的量子比特中挖掘更多价值并远离含噪声的中型量子（NISQ）。文章通过示例说明了错误缓解技术的能力，并表明即使量子比特的数量增加到精确经典可模拟性的极限，这些技术仍然有效。
PEC生成无噪声估计器的能力可以与精确的经典模拟进行清晰的运行时比较。将此与启发式经典量子模拟方法进行对比，后者可能会在特定设置下产生近似值。
这种近似方法更适合与提供有偏估计器的错误缓解技术（例如，零噪声外推（ZNE））相比。ZNE估计器可以为低噪声率的期望值提供有价值的近似值，并且可以通过增加外推的阶数来逐步改进。与完整的PEC实施相比，此估算器显著减少了运行时间。
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巴斯夫与Pasqal合作，用量子技术预测气候变化影响
德国化工企业巴斯夫和中性原子量子计算公司Pasqal宣布，将合作探索量子计算将如何改进复杂天气的建模应用程序，用于模拟作物产量和生长阶段，以及预测应用作物保护产品时的漂移现象。量子技术将使巴斯夫为气候变化影响做好准备，超越如今传统的高性能计算能力，并帮助推动更可持续的未来。
天气模式由复杂的微分方程组控制，即使是当今最强大的高性能计算机难以求解。而Pasqal的专有量子方法系列——可微量子电路(DQC)，可为这些复杂的方程找到更准确的解决方案。DQC是一种量子神经网络方法，可以解决了大量的微分方程问题，其中的关键挑战是参数化与天气建模相关的微分方程类的方法。
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本源量子发布量子金融衍生品定价库
7月18日，本源量子正式推出量子金融工程化阶段性成果——量子金融衍生品定价库。它是国内首个面向程序开发者和金融专业人士的专业量子金融算法库，它是专门适用于分析期权等金融衍生品定价的开发者工具，包含复杂的奇异期权（亚式期权、一篮子期权以及障碍期权），是基于量子计算技术进行金融衍生品分析的一个行业利器。
本次同时发布了衍生品定价API、衍生品定价SDK以及衍生品定价前端应用——本源量子期权计算器。该量子期权计算器是本源量子针对量子金融衍生品定价库量身定做开发出的一款前端应用产品，涵盖了衍生品定价库中的欧式期权、亚式期权、一篮子期权以及障碍期权，它可以利用量子计算相关模型进行期权定价。衍生品定价API、衍生品定价SDK作为量子金融衍生品定价库的核心，会在即将重磅发布的本源量子计算应用工厂中上线。
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谷歌在Colab上免费提供新的量子虚拟机
谷歌推出了量子虚拟机（QVM），表示现在可以从Colab Notebook立即部署量子虚拟机。结合类似处理器的输出，使QVM成为原型设计、测试和优化近期量子硬件的量子电路的绝佳工具。
研究人员将其“悬铃木”处理器的测量值（如量子比特衰减、移相、门控和读出错误）输入QVM，并将这些与设备的量子比特连接性结合起来，使用其物理研究团队的模型模拟类似量子处理器的输出。
目前，用户可以模拟其两个处理器Weber和Rainbow。Weber是谷歌超越经典实验的“悬铃木”处理器，首次发表于2019年的Nature杂志。Rainbow被用于在实验中展示了量子化学问题上的变分量子本征求解器。一旦用户部署了QVM，用户可以在虚拟量子比特网格上运行他们的量子程序。如果需要比Colab模拟的更多的量子比特，QVM可以通过自己选择的额外高性能计算来增强。
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全球EDA巨头Cadence宣布将量子计算用于芯片设计
爱尔兰科学基金会(SFI)数据分析研究中心Insight与楷登电子（Cadence Design Systems）合作，将量子计算用于先进电子产品。
楷登电子在爱尔兰科克设有国际总部，将为科克大学(UCC)Insight数据分析中心提供资金，以开展将电子设计自动化(EDA)、人工智能和量子计算联系起来的研究。该研究团队由UCC工程与建筑学院的高级讲师Emanuel Popovici博士领导。
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可扩展量子计算机开发商Atlantic Quantum种子轮融资900万美元
7月21日，麻省理工学院工程量子系统实验室分拆的可扩展量子计算机开发商Atlantic Quantum宣布获得由The Engine领投的900万美元种子轮融资。这笔资金将进一步推动Atlantic Quantum开发超导量子计算机的使命。
Atlantic Quantum成立于2022年春季，由来自世界顶级量子计算实验室的科学家和研究人员组成，包括由William D. Oliver教授和首席研究科学家Simon Gustavsson领导的麻省理工学院工程量子系统(EQuS)小组。该公司计划在美国马萨诸塞州剑桥市建立实验室空间，并已与量子行业领导者签署了合作协议。
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Arqit展示了量子安全的军用无人机
7月15日，量子加密技术公司Arqit Quantum Inc.和无人和自动驾驶系统供应商蓝熊系统研究有限公司（Blue Bear Systems Research Ltd.）宣布成功展示了一个量子安全信道，以确保数据传输的安全。该信道由Arqit的Quantum Cloud™技术托管在蓝熊研究的Smart Connect™设备上，这是一个“群间”自主大脑，可以执行多项任务无人系统来交付协作的多域任务。这是首次使用用于小型无人机的轻量级软件协议启用具有旋转对称密钥的C4ISR量子安全通信。
6月29日和7月12日，蓝熊研究使用其ATAK托管Centurion™任务系统模拟并飞行模拟ISR（信息监视和侦察）任务，用于无人机的C2（指挥和控制）任务和目标，使用由Arqit对称密钥协议平台来保护数据的完全对称加密。在任务期间，潜在目标的图像数据使用Arqit的量子安全通信隧道进行加密和安全中继。此外，通过端点的主动授权和对称密钥的频繁轮换，限制了攻击面，实现了数据的完美保密。
Arqit和蓝熊研究的量子安全通信解决方案相结合是可扩展的。可应用于操作员、任务系统和载人/无人车辆之间的任何数据传输路径。该解决方案可用于空中、陆地或海上系统的C2中的任何开放或封闭网络，并且与通信承载无关。
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D-Wave和万事达卡合作，将量子计算应用于实际金融服务
7月18日，量子计算公司D-Wave Systems Inc.和万事达卡宣布建立“多年战略联盟”，以支持加速和采用量子计算解决方案。
万事达卡和D-Wave将在消费者忠诚度和奖励、跨境结算和欺诈管理等领域合作研发量子混合应用程序。此次合作将通过Leap量子云服务使用D-Wave的退火量子计算机和量子混合求解器，在万事达卡的网络支持下，安全可靠地提供对量子应用程序的实时访问。
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量子计算上市公司IonQ在欧洲和以色列设立分公司
7月20日，量子计算公司IonQ宣布在欧洲和以色列设立分公司，以支持不断增长的对量子计算的投资。位于德国和以色列的分公司IonQ GmBH和IonQ Israel LTD将向各种欧洲公司、国家和政府提供IonQ行业领先的量子系统。
IonQ的离子阱系统将服务更多商业伙伴，真正嵌入到欧洲和以色列的科技生态系统中。为了新的德国和以色列分公司的发展，聘请了前IBM业务发展主管Noam Zakay作为其新的常务董事。
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两家CERN成员加入IBM量子计算联盟
近期，意大利国家核物理研究所(INFN)和意大利理工学院(IIT)签署了一项协议，成为了欧洲核子研究组织（CERN）中心在IBM Quantum Network中的最新成员。此举将使两家科研机构与CERN密切合作，以帮助研究新兴量子计算技术的全部潜力，并共享对IBM的20多台可在云上访问的量子计算机的访问权限。
让INFN和IIT等成员加入该中心，将有助于CERN通过其量子技术计划(QTI)推动对量子技术如何支持大型强子对撞机（LHC）研究界以及其他科学领域的研究。根据协议，该中心的成员已得到CERN QTI的支持，正计划在今年晚些时候在CERN举办一次联合技术启动活动。
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QuEra Computing推出用于中性原子量子架构的量子模拟包——Bloqade
QuEra Computing发布了公开测试版的Broqade程序，它是一个开源的Julia语言包，用于基于中性原子架构的量子计算和量子动力学，允许用户在模拟模式下模拟量子处理器。Bloqade在薛定谔方程下模拟量子态的时间演化，其中哈密顿量是相互作用的里德堡哈密顿量H。
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后量子安全公司QuSecure赢得美国陆军xTechSearch 6创新技术竞赛
后量子安全公司QuSecure宣布，其QuProtect™后量子密码（PQC）解决方案赢得了美国陆军第六届的开放主题奖竞赛——远征技术搜索(xTechSearch 6)创新技术竞赛。
xTechSearch 6竞赛突出了小型企业与陆军合作应对最关键的陆军现代化挑战的机会。QuSecure根据评分标准赢得了这一享有盛誉且极具竞争力的奖项，包括解决陆军能力差距、影响/革命陆军的潜力、技术和概念可行性、双重用途和陆军过渡计划。
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SK电讯的两项量子密码技术被ITU-T标准化
7月19日，韩国移动运营商SK电讯（SKT）宣布，在瑞士日内瓦举行的国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)会议上，其关于量子密码通信网络控制和互通的两项技术被作为新的工作项目采用，并将通过ITU-T成员国之间的讨论被批准为国际标准。
被选为工作项目的两项技术是：“量子密钥分发网络互通——软件定义网络控制”和“量子密钥分发网络联盟的框架”。前者允许电信公司以集成和有效的方式管理其现有的通信网络和QKD网络，还支持使用不同设备公司的QKD对量子密码通信网络进行综合管理。后者通过支持不同服务供应商的QKD网络之间的互通，允许为客户提供量子安全通信服务，无论他们在哪个QKD网络上。这两种技术对于量子密码通信技术的普及至关重要。
未来，该技术有望不仅使配备QKD的国家骨干网络和电信公司的QKD网络联合起来，支持紧急情况下的联合漫游服务，而且还允许卫星通信网络和QKD网络的联合提供6G移动通信时代新的量子保密通信服务范围。同时，SKT与SK Broadband联盟和ID Quantique为公共、医疗和工业部门的17个不同机构建立试点QKD基础设施并开发应用服务。
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宝马集团举办首届汽车挑战量子计算会议
宝马集团于7月20日-21日举办了首届量子计算汽车挑战会议，主要赞助商为亚马逊网络服务公司（AWS），挑战赛的15名决赛选手都有机会展示他们的想法和解决方案。
活动第1天重点介绍了去年宝马集团量子计算挑战赛的结果。在四个特定产业挑战中，每个挑战都选出了一个获胜团队，作为解决这些挑战的最有希望的算法。然而，所有决赛选手都将有机会展示他们的方法。该活动在线上进行。
活动第2天，来自宝马集团和AWS的行业专家发表了主题演讲，并与来自大型行业、学术界和量子解决方案提供商的成员进行了小组讨论。
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科学家开发了非二进制量子计算机
由因斯布鲁克大学实验物理系的Thomas Monz领导的团队成功开发了一种量子计算机，该计算机可以使用量子比特执行任意计算，从而以更少的量子粒子释放更多的计算能力。该研究发表在《自然·物理学》上。
Thomas Monz称使用更多状态并不会降低计算机的可靠性。用量子比特语言重写量子计算机的任务，会比传统计算机更能发挥量子的潜力。研究人员演示了一个使用捕获离子的通用量子处理器，这些离子充当局部Hilbert空间维度高达7的qudit（十进制）。凭借与量子比特量子处理器相似的性能，这种方法能够对高维量子系统进行本地模拟，以及更有效地实现基于量子比特的算法。
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QCI在6分钟内成功解决3854个变量问题
7月20日，量子计算软件公司Quantum Computing Inc.（QCI）宣布在6分钟内解决了一个包含3800多个变量的优化问题，提供了一个卓越且可行的解决方案。该公司通过将一种称为熵量子计算(EQC)的新量子硬件技术应用于宝马车辆传感器放置挑战，实现了这一里程碑，这是一个由3854个变量和500多个约束条件组成的复杂问题。相比之下，如今的含噪声中等规模量子(NISQ)计算机可以处理大约127个变量来解决类似复杂性的问题。
QCI向宝马展示了2022年版的解决方案：由15个传感器组成的卓越传感器配置，使用QCI的量子硬件和软件系统产生96%的覆盖率。EQC的运行速度比QCI在2021年的混合D-Wave实施快70倍以上。虽然其运行速度本身值得注意，但系统的稳定性使公司可以反复迭代地运行问题，证明其对业务应用程序的实用性。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3121984.html?templateId=520429
计算机科学证明揭示了意想不到的纠缠形式
近期，三位计算机科学家通过证明最近发现的恒速率和线性距离QLDPC码族对应于NLTS局部哈密顿量，证明了Freedman和Hastings的NLTS(No Low-energy Trivial State)猜想存在具有非平凡复杂性的所有低能态的哈密顿量族。该结果对计算机科学和量子物理学有巨大意义。
他们的结果表明，纠缠不一定像物理学家想象的那样脆弱和对温度敏感。它支持量子PCP猜想，表明即使远离地面能量，量子系统的能量仍然几乎无法计算。研究人员认为，需要不同的技术工具来证明完整的量子PCP猜想。
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科学家首次成功用两个独立的晶体构建了中子干涉仪
由奥地利维也纳技术大学(TU Wien)、意大利都灵国家计量研究所(INRIM）和法国格勒诺布尔劳厄-朗之万研究所（ILL）组成的研究团队首次成功地用两个独立的晶体构建了中子干涉仪，这一结果是在ILL的中子干涉测量装置S18上实现的。他们使用高精度的倾斜平台进行晶体对齐，这为量子测量开辟了全新的可能性，包括对引力场中量子效应的研究。
INRIM在光学和X射线干涉测量组合领域开发了数十年的技术，此次，在此项研究中提供了关键技术支持。其扫描X射线干涉仪也由单独的硅晶体组成，并且具有相当高的灵敏度。研究团队使用对晶体空间位移的敏感性被用来以前所未有的精度确定硅的晶格常数。这一结果使得可以计算宏观硅球的原子，确定阿伏伽德罗和普朗克常数，并重新定义千克。
通过额外的内置激光干涉仪、减震、温度稳定，以及INRIM对晶体组装和对准的监督，该合作项目最终成功地在两个独立的晶体系统中检测到了中子干扰。
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科学家第一次拍摄了量子电子设备中运动的原子
由美国SLAC国家加速器实验室、宾夕法尼亚州立大学、斯坦福大学、普渡大学和惠普实验室组成的研究团队首次使用超快电子衍射(UED)，一种用于检测微小原子运动的超快相机，来观察量子电子设备的运行情况。
该项研究中的电子设备是一种定制设计的由二氧化钒制成的微型开关。这种材料可以在电绝缘和导电状态之间切换。研究人员在拍摄快照时电动切换开关，这些快照显示原子排列在百万分之一秒内发生了微妙的变化。这些变化与通过开关的电子随时间流动相关，从而能够发现短暂的中间状态。这一发现可能会导致更快、更节能的计算设备。该研究提供了一种设计在自然条件下不存在的材料的新方法，使科学家能够在超快的时间尺度上观察它们，然后可能调整它们的特性。这将使下一代电子设备的创建能够满足世界对数据密集型智能计算不断增长的需求。
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南京大学王牧和彭茹雯团队基于介质型超构表面实现量子纠缠态的多通道转化与分发
近日，南京大学物理学院王牧教授和彭茹雯教授研究团队基于他们早先提出的几何标度相位概念，构造出新型介质超构表面，实现了量子纠缠态的多通道转化与分发。该项研究为构建满足多用户多元化通信需求的集成化光量子网络奠定了基础。该研究成果发表在《物理评论快报》上。
该研究工作提出一种全新的量子纠缠态的转化和分发方案，基于几何标度相位的原理，利用微米尺寸的介质超构表面同时实现了量子纠缠态的转化与分发这两个物理过程。该方案能大幅减少量子光学平台中所需的传统光学元件的数量，构建出满足多用户通信需求的集成化、小型化的光量子网络器件原型，推动集成化光量子信息科学的发展。该项研究的创新之处在于针对未来光量子网络的集成化，设计并制备出新型偏振纠缠态的转化和分发体系，首次通过微米尺寸的介质超构表面，同时实现了量子纠缠态的多通道转化与分发。
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南京大学夏可宇和陆延青教授团队在量子拓扑光子学领域取得进展
南京大学夏可宇与陆延青教授团队与日本理化所Franco Nori教授、天津大学聂伟副教授合作在量子拓扑光子学领域取得新进展。本工作理论提出利用量子发射器(QEs)与耦合共振光学波导(CROW)中的量子真空场之间的手性相互作用实现无需磁场的非互易单光子拓扑能带结构和单光子隔离。该研究工作扩展了拓扑光子结构的能带特征，表现出显着的无磁量子非互易性，发现的无磁非互易光子行为揭示了与凝聚态电子系统中没有的物理特性。该研究成果发表在《Physical Review Letters》上。
该研究提出了一种新型无磁拓扑光学系统——手性QE-CROW量子光学系统——来实现光学非互易。该系统由具有周期性结构的CROW和二能级QE阵列组成。在此配置下，当正向入射时，二能级QE阵列与CROW耦合形成L型三聚体链，而反向入射时，二能级QE阵列与CROW解耦，形成二聚体链。这种独特结构表现出非互易的能带结构特征，从而带来了许多新颖的物理现象以及潜在应用。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3125718.html?templateId=520429
物理学家实现了量子芯片的新模块化布局
量子架构公司ParityQC和因斯布鲁克大学的一组物理学家开发了一种创新方法，将优化问题映射到量子设备的单个量子比特上，以实现更模块化的布局，从而实现了性能和算法运行时间之间的有效权衡，这可以由用户自行选择。实现一种新颖的模块化方法意味着量子电路可以分解为可以并行运行的更小的子单元或块，从而实现更大的可扩展性。该研究成果发表在《物理评论X Quantum》上。
研究团队聚焦于量子近似优化算法(QAOA)的奇偶变换版本，他们使用新颖的量子操作，引入了一种将芯片分成更小的部分的方法，这些部分以模块化的方式连接。因此，与标准奇偶校验QAOA相比，电路深度以及算法运行时间保持较低且恒定，并且性能得到了提高。
该方法利用ParityQC的奇偶映射功能，该功能允许具有任意高连接性的优化任务编码到方格几何上，仅需要单体项和局部约束，从而实现可并行化的低电路深度QAOA。该方法还使用非局部QAOA算子，避免直接执行约束条件，增加成功概率。物理学家们提出了这两种方法的概括，并通过将约束分为两组，它们允许在电路深度和成功概率之间进行权衡。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3107033.html?templateId=520429
研究人员利用多体自旋环境实现长相干存储和高保真单次量子比特读出
英国谢菲尔德大学的研究小组研究了InGaAs半导体量子点，证明了即使在与电子中心自旋不均匀耦合的情况下，也有毫秒长的集体核自旋相干性。研究人员表明，潜在的退相干机制是由波动的电子自旋引起的光谱扩散。这些结果提供了对中心自旋系统中多体相干性的新理解，这是开发电子核自旋量子比特所必需的。作为演示，研究小组实现了一个条件门，将电子自旋态编码到集体核自旋相干性上，并将其用于电子自旋量子比特的单次读数，保真度大于99%。
这项关于InGaAs/GaAs量子点的研究结果有望应用于高质量的光学活性GaAs/AlGaAs量子点，其中小的固有应变有望实现更长的相干性和对混合电子核自旋量子系统的完全控制。该研究成果发表在《自然·通讯》上。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3107129.html?templateId=520429
在超导量子处理器上实现量子卷积神经网络，用于识别量子相位
苏黎世联邦理工学院的研究团队在7量子比特超导量子处理器上实现了量子卷积神经网络（QCNN），以识别以非零弦序参数为特征的自旋模型的对称保护拓扑（SPT）相位。
研究人员基于一组簇伊辛哈密顿量的近似基态对QCNN的性能进行基准测试，他们使用硬件高效的低深度状态准备电路准备这些基态。尽管QCNN本身由有限保真门组成，但它识别拓扑相位的保真度高于直接测量准备状态的弦序参数。通过在超导量子处理器上实现QCNN，研究人员展示了其有效识别量子相位的能力。随着量子比特数和电路深度的进一步进步，预计QCNN将成为表征NISQ设备输出状态的重要诊断工具，这对于使用经典计算进行分析越来越具有挑战性。
该研究成果发表在《自然·通讯》上。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3121988.html?templateId=520429
容错进展：在俘获离子量子模拟器中实现的动态拓扑相位
由Flatiron研究所、Quantinuum、得克萨斯大学奥斯汀分校和马萨诸塞大学组成的研究团队在Quantinuum的系统模型H1俘获离子量子处理器中的10个171Yb+超精细量子比特的准周期驱动阵列中展示了一个新兴的动态对称保护拓扑相。此阶段显示边缘量子比特，这些边缘量子比特受到动态保护，不受控制错误、串扰和杂散场的影响。至关重要的是，这种边缘保护纯粹依赖于对通用相干扰动绝对稳定的紧急动态对称性。这种特性对于准周期驱动系统来说是特殊的：周期驱动的量子比特阵列的类似边缘状态容易受到对称破坏错误的影响，并且会迅速退相干。该项研究工作为实现更复杂的动态拓扑顺序铺平了道路，这将使量子信息的容错操作成为可能。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3121989.html?templateId=520429
浙大联手清华物理学家，使用量子模拟工具来研究理解物质的奇异状态
7月20日，以浙江大学王震和清华大学邓东灵为共同通讯作者，并联合国内外多个研究机构的学者，在《自然》杂志上发表了最新研究成果。
这项最新研究报道了对一种不同类型的非平衡物态的观测，即受Floquet对称性保护的拓扑相，这项研究是通过可编程超导量子比特阵列的数字量子模拟实现的。研究者使用深度超过240并作用于26个量子比特的电路，观测了长达40个驱动周期的边缘自旋的长寿命时间关联性和亚谐波时间响应，并且这一结果是相当鲁棒的（robust）。此外，研究者还证明了次谐波响应与初始状态无关，并通过实验绘制出受Floquet对称性保护的拓扑相和热相（thermal phase）之间的相边界。这项研究建立了一种通用的数字模拟方法，即利用已有的含噪声中等规模量子处理器（Quantum2, 79 (2018)）来探索物质的奇异非平衡相。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3122236.html?templateId=520429
科学家开发了智能量子相机，大幅提高成像系统分辨率
由美国路易斯安那州立大学和墨西哥国立自治大学组成的研究团队展示了一种用于超分辨率图像分析的智能量子相机，该相机利用机器学习的自学习能力来识别每个像素处未知光源混合的统计波动。这是通过一个通用量子模型实现的，该模型允许开发用于识别光子波动的深度神经网络，其协议克服了当前基于空间模式投影的超分辨率算法的限制，提供了新的显微镜技术、卫星图像和天文学技术。
在这项研究中，证明了对光场的量子统计特性的评估使成像能够超过阿贝-瑞利分辨率极限。研究人员使用633nm的连续波激光，通过产生不同、模糊或部分可辨别的光源的相干或不相干叠加来展示他们的概念验证量子相机。研究人员证明，用于超分辨率图像分析的智能相机可以检测到比标准直接成像方法更高分辨率的小空间细节。
研究人员在不同的试验中发现了一些可识别的源的叠加。相隔2.55mm，使用一个相干光源和一个热光源来产生叠加。使用类似的方法计算横向分离。即使在衍射受限的情况下，所建议的相机也能解决近距离光源的空间特征。正如对更大分离距离的预期，智能相机的性能与强度测量的精度相匹配。此外，当物体之间的距离减小时，智能相机超越了直接成像。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3115542.html?templateId=520429
中国科大揭示集成光量子器件中单光子阻塞新原理
中国科大郭光灿院士团队在集成光子芯片量子器件的理论研究中取得重要进展。该团队邹长铃研究组提出了在单个光学模式中利用极弱的光学非线性实现光子阻塞的新原理和新方案，并分析了其在集成光学芯片上实现的实验可行性。该研究成果发表在《物理评论快报》上。
该研究组引入光子的频率自由度，提出在单个光学模式中利用两束连续激光控制其动力学演化。通过利用非线性腔对不同频率驱动的非均匀相应，在特定时间精准调控不同光子数态的布居数分布，高保真度地产生亚泊松量子统计光场。基于已报道的集成铌酸锂芯片的实验参数，研究者证明了该方案的实验可行性。审稿人一致认为，该研究引入了全新的物理机制，揭示了动力学光子阻塞的物理本质；在已报道的相关研究中是最简单的且消耗了最少的资源。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3115886.html?templateId=520429
中国科大实现低频射频场的高灵敏里德堡原子传感器
中国科大郭光灿院士团队在基于里德堡原子的低频射频电场测量上取得重要进展。该团队史保森、丁冬生课题组利用非共振外差方法实现了基于里德堡原子的低频射频电场精密探测，该研究成果发表在《Physical Review Applied》上。
研究团队基于AC Stark效应和非共振外差技术，通过引入一个本地振荡电场来放大系统对微弱信号电场的响应，最后通过测量探测光的电磁诱导透明光谱得到信号电场的强度。研究团队实现了对30-MHz微波电场(波长近10米)的高灵敏度测量，最小电场强度为37.3µV/cm，灵敏度为−65 dBm/Hz，动态范围超过65 dB。此外，研究团队还演示了1 kHz振幅调制（AM）信号的传输和接收：通过对探测光束信号进行解调，并分别方波和正弦波调制下提取初始调制信息，保真度均达到98%。
该项研究提高了MHz电场的原子传感器灵敏度，有助于原子电场传感技术的发展。该工作对里德堡原子传感器的在其他领域的应用，如远程通信、超视距雷达和射频识别（RFID）也有参考价值。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3125717.html?templateId=520429
中国科大实现里德堡原子微波频率梳谱仪
中国科大郭光灿院士团队在基于里德堡原子的无线传感上取得新进展。该团队史保森、丁冬生课题组实现了一种基于里德堡原子的微波频率梳谱仪，在宽带微波的探测领域具有应用前景，该研究成果发表在美国物理协会（APS）旗下的应用物理期刊Physical Review Applied上。
研究团队基于室温铯原子体系，利用里德堡原子对微波的混频响应性质，将微波频率梳信号设置为本振信号，演示了基于里德堡微波频率梳谱仪的微波绝对频率测量方案，目前可实现的实时响应范围为125 MHz，且有进一步提升的空间。此外，通过利用不同主量子数的里德堡态，系统实现了对不同中心频率下具有1kHz调制带宽信号的接收。
这项工作的创新之处在于利用微波频率梳拓宽了里德堡原子对微波信号的响应范围，一定程度上弥补了里德堡原子在微波探测中瞬时带宽窄的不足，实现在更宽范围内对信号的绝对频率测量，可以充分发挥里德堡原子对微波的大响应带宽和高灵敏度的特性。此外，该方法也可有效接收相位信息，有望应用于微波通信和测量等领域。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3115884.html?templateId=520429
NREL研究人员从量子混沌中创建秩序
美国国家可再生能源实验室（NREL）的研究小组解决了量子信息科学中的一个基本问题：如何在实际温度下产生量子信息的纯元素，即那些开始并保持在明确定义的“自旋状态”的元素。该研究成果发表在《美国科学院院报》上。
研究团队花费两年多的时间筛选候选量子材料并微调其组成分子的特性，并与美国肯塔基大学的合作者合作，研究团队向合作者发送了数十种具有已解决晶体结构的候选材料。最后，该团队选择了一种名为TES TIPS-TT的新型并四苯噻吩化合物，该化合物具有所有分子共享一个共同轴的晶体结构。然后，他们使用时间分辨顺磁共振光谱来表征材料中电子的自旋状态。
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https://www.quantumchina.com/newsinfo/3111513.html?templateId=520429