周报丨摩根大通大举押注量子计算；2022国际量子会议下周召开

光子盒研究院出品

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本周头条

This week's headlines

摩根大通：大举押注量子计算

目前，大多数关于量子计算的讨论都集中在推动技术发展和解决仍然存在的障碍上。金融服务巨头摩根大通（JPMC）从用户的视角出发，避开量子比特的技术争论，而是专注于为量子学习做好准备。JPMC认为，量子信息科学（QIS）不是一个供选择学习的领域，而是一个必须学习的领域。QIS将颠覆许多现有的技术并引入全新的技术。

JPMC自身庞大规模的经济资源（2021年收入为1290亿美元）可以支撑JPMC广泛的技术研究。在量子领域，JPMC一直在围绕优化、机器学习、自然语言处理和开发量子算法进行深入研究。领导QIS工作的是Marco Pistoia，他是国际商务机器公司（IBM）前杰出研究员，于2020年加入JPMC，并担任JPMC全球技术应用研究中心的常务董事

Pistoia说:“在摩根大通，我们不会孤立地进行研究。公司的资源和我们的能力相辅相成，这非常重要。而量子计算机还没有进入可以在生产中投入使用的阶段，我们正处于科学研究阶段，当进入具有某种技术的时期后，便是与其他公司实际合作并发布团队结果的最佳时机。”

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摩根大通展示了迄今为止最大的量子优化算法执行

使用量子计算机来解决与行业相关的约束优化问题是有望实现量子优势的一条强力途径。在探索道路上，来自NIST和摩根大通等机构的科学家所组成的团队精炼总结了约束优化问题，并展示了迄今为止最大的量子优化算法执行，该算法基本保留了对量子硬件的约束。

团队在俘获离子量子计算机上使用汉明权重保持XY混合器(XY-QAOA)的量子交替算子Ansatz算法报告结果。实验成功运行了XY-QAOA电路，将量子演化限制在约束子空间，使用多达20个量子比特和高达159的两个量子比特门深度。同时团队通过展示约束内概率与使用无约束量子优化方法时隐含的解的质量之间的权衡来证明将约束直接编码到量子电路中的必要性。

该团队在这项实验展示了迄今为止最大的量子硬件约束优化演示。结果表明，算法和硬件的进步将使受限优化中的量子优势前景更加明确，未来这将在包括金融在内的行业加以利用。

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“2022国际量子会议”(Quantum 2022)进入倒计时

金秋十月（2022年10月22-23日），期待与您相聚全球量子信息学界的云端盛宴——2022国际量子会议（Quantum 2022）。

本届会议由英国物理学会出版社（IOPP）、世界青年科学家峰会（WYSS）联合中国物理学会（CPS）和中国科学技术大学（USTC）组办。中国科学技术大学陆朝阳教授将担任本次会议主席。

届时，全球学术界和产业界的资深研究人员、青年学者将齐聚云端，共同探讨量子科学和技术的前沿进展。

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谷歌量子计算机实现迄今为止规模最大的Fermi-Hubbard模拟

布里斯托大学、量子初创公司Phasecraft和谷歌Quantum AI的研究人员合作研究电子系统的特性，将特性用于开发更高效的能源和太阳能电池。团队发表在《自然通讯》上的研究结果描述了其如何朝着使用量子计算机确定经典计算机无法解决的强相关电子系统的低能特性迈出了重要的第一步。他们开发了第一个真正可扩展的算法，用于在量子计算机上观察Fermi-Hubbard模型（研究材料电子和磁性特性的重要方法）的基态特性。

Fermi-Hubbard模型被公认为近期量子计算机的优秀基准，它以最简单的材料系统呈现出超越经典方法探索的非平凡相关性。过去，研究人员只成功地在量子计算机上解决了小型、高度简化的Fermi-Hubbard实例。而该研究团队用一种全新高效的算法和更好的容错技术，成功地进行了一项比以前规模要大四倍的实验，并且该实验由十倍多的量子门组成。

“本实验中的Fermi-Hubbard实例代表了使用量子计算机解决现实材料系统的关键一步，”布里斯托大学量子计算教授Ashley Montanaro和Phasecraft的联合创始人认为，“团队成功开发了第一个真正可扩展的算法，任何人都有条件使用Fermi-Hubbard模型运行该算法。这表明我们将能够扩展团队的研究方向，以便随着硬件的改进可以利用更强大的量子计算机。”

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欧盟启动首个里德堡原子量子计算项目EuRyQa

欧盟委员会近日启动了欧洲里德堡量子计算基础设施(EuRyQa)项目，旨在将里德堡量子处理器打造为欧洲可扩展量子计算的领先平台。加速量子计算机开发和实施的突破性量子控制解决方案提供商Quantum Machines于2022年10月12日宣布，它将成为EuRyQa项目的合作伙伴。EuRyQa汇集了来自七个国家的11个合作伙伴，由欧洲地平线计划(HORIZON-CL4-2021-DIGITAL-EMERGING-01-30)资助，未来三年的总预算接近500万欧元。

为了开发基于超冷里德堡原子的下一代完全可编程和可扩展的量子计算系统，EuRyQa将整合欧洲里德堡四个互补的平台。通过这种方式，为基于里德堡的量子计算提供独特的解决方案，将该技术运用于第一个泛欧基准测试和标准化。EuRyQa在此项目上的成功将改变欧洲在全球量子计算竞争中的游戏规则。

为了实现该目标，EuRyQa将来自超冷原子量子技术前沿的学术界合作伙伴与在量子硬件、经典电子学、固件和软件方面提供互补专业知识的工业合作伙伴联合。项目团队由斯特拉斯堡大学协调，合作伙伴包括SME PASQAL、斯图加特大学、于利希研究中心的附属机构Qruise GmbH和咨询公司EURICE GmbH、阿姆斯特丹大学和埃因霍温技术大学、伊德利马技术研究所Kai Erevnas、Associacao量子研究所、帕多瓦大学和Quantum Machines。

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基于室温量子存储器，Qunnect在纽约开通其第一个商业量子网络

一个小型量子网络试验台将位于美国布鲁克林海军造船厂的两个地点连接起来，构造出一个为革命性安全和计算而诞生的微型网络，这是迈向未来“量子互联网”的第一步，有望改变网络计算方式并使通信变得更加安全。

该实验由初创公司Qunnect发起，该实验成果是美国第一个商业量子网络，也是第一个仅使用小型室温存储器的网络。这些工具可以更容易地将地球上的量子计算机连接起来，为该量子网络在科研、国防、金融和其他尚未确定的领域中开发更多的实际用途。

Qunnect首席执行官Noel Goddard博士说：“我们可以让这些网络从这里一路延伸到海岸，最终走向全球。”除了测试在传统光纤线路上共享量子信息的协议外，该公司还将使用该网络来测试一组量子网络硬件，这些硬件可以安装在现有电信大楼的服务器机架中。

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02

战略政策

Strategy & Policy

美国国防部拨款升级用于量子物理研究的稀释制冷机

得益于美国国防部的资助，加州大学默塞德分校物理、机械工程和材料科学与工程部门从事量子物理学研究的研究人员即将升级其研究设备。目前Jay Sharping教授正在翻新两台稀释制冷机，它们可以使实验在低至10毫开尔文的温度（接近绝对零度）下对样品进行测量。无论使用任何一种材料进行实验，在室温下都会产生大量的热能，这对实验的结果可能会造成偏差。而稀释制冷机产生的极冷消除了实验中产生的大量热能，并保证对量子行为和其他基本物理过程的可见性，这些过程通常会被系统组成物质的热运动所掩盖。

加州大学默塞德分校的物理学名誉教授Raymond Chiao于2008年为Castle研究实验室购入的两台牛津出品的稀释制冷机，一直运行到2020年。自从有了稀释制冷机的帮助后，实验室已经获得了五项资助，并发表了10多篇文章。而美国国防部此次拨款可以将临近使用寿命的稀释制冷机翻新后重新投入使用，同时还可增加新的仪器以作更广泛的先进研究。

Sharping认为，量子物理学在美国和全球范围内受到了广泛关注。美国国家科学基金会将其列为其10大创新之一，美国参议院已经听取了量子物理学用于国家安全、基础设施和劳动力发展的提案。但大多数这类科学研究大多需要在10毫开尔文的环境温度中进行测量，并且需要培训研究人员的量子实验能力。随后Sharping将和Chiao教授等人合作，研究量子比特、量子计算、理解超导性、腔量子电动力学、最先进的量子器件、量子材料和基于固态的量子发射器等主题。

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欧洲核子研究中心CERN提议建立开放量子研究所

CERN加入了一个由科学界和工业界合作伙伴组成的联盟，提议创建一个开放量子研究所。研究所旨在努力确保将新兴的量子技术用于应对关键的社会挑战。该提案是由日内瓦科学和外交预测基金会GESDA与领先的研究机构和技术公司合作提出的。开放量子研究所的其他创始支持者包括日内瓦大学、苏黎世联邦理工学院(ETH)和洛桑联邦理工学院(EPFL)、微软和IBM。

该提案是在2022年GESDA峰会上提出的。CERN总干事Fabiola Gianotti在会议上发表讲话时强调了量子计算以及其他相关量子技术在帮助实现关键的联合国可持续发展目标方面的潜力。而作为GESDA基金会董事会的一员，Gianotti说道：“开放量子研究所将受益于CERN联合全球人民推动科学技术前沿以造福所有人的经验，我们将努力确保量子技术对整个社会产生积极影响。”

下一步，GESDA基金会将启动调查，以帮助确定开放量子研究所的优先事项，该研究所将于2023年开始其“孵化”阶段。研究所成员将努力与联合国组织、量子科学家以及行业领导者在未来的几个月进一步展开合作。

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英国国家量子技术计划(NQTP)即将揭晓开创性的量子项目

英国整个量子领域的最新突破性研究和项目将于11月11日在伦敦威斯敏斯特的QEII会议中心举办的2022年国家量子技术计划(NQTP)展示会上分享。该会议由Innovate UK KTN举办，将为参会者提供与领导量子行业的人士交流的机会，并公布英国五项旨在改变社会的研究成果和项目。这些研究均从英国研究与创新(UKRI)的商业化量子技术挑战中获得了研究资金，并且是NQTP的一部分，旨在创建一个量子就绪型经济。

Innovate UK KTN的量子负责人Bob Cockshott说：“这个展示会将分享国家量子技术计划取得的显着进展。我们现在处于可公开展示技术的阶段，这些技术已经准备好推动我们走向量子就绪时代。对于整个行业和整个社会来说，这是一个令人难以置信的激动人心的时刻。”

本次2022年NQTP展示会于2022年11月11日上午9点至下午4点举行。

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03

量子计算与模拟

Quantum computing & simulation

Archer Materials首次使用CMOS技术检测量子信息

科技公司Archer Materials（ASX：AXE）宣布在开发其12CQ芯片方面取得了“阶跃式变化”进展，因为该芯片目前能够在室温下检测量子比特材料中的量子信息。Archer Materials专注于开发先进的半导体设备，包括与量子计算相关的处理器芯片。这是首次使用互补金属氧化物半导体（CMOS）技术来检测量子信息。CMOS是半导体行业用于设计芯片的主要技术，如今广泛用于在众多应用中形成集成电路，包括处理器、存储器和传感器等电子设备。

Archer Materials首席执行官Mohammad Choucair博士表示，这一进展的重要性不容低估，代表了推动公司12CQ量子芯片开发的“阶跃式技术成就”。12CQ量子比特材料中的量子信息可以使用高电子迁移率晶体管（HEMT）技术进行检测，该技术也广泛用于集成电路，例如手机中的集成电路。

该公司现已证实，CMOS技术可以在室温下受控气氛中检测所制备的12CQ量子比特材料中的量子自旋态，且这些状态被发现在实验环境下运行时保存得足够好。鉴于CMOS技术在半导体行业中的将被长期应用，因此12CQ量子比特材料与CMOS器件的功能结合非常重要。

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研究人员提出优化量子机器学习电路的新方法

量子计算指的是基于量子力学原理进行的计算，在目前是一个全新且高端的课题。与经典计算机相比，量子计算使某些的问题更容易解决，且算力更强。量子计算的这一优势可以非常有效地解决不同领域的许多现有问题。量子计算在机器学习这一重要领域展现出巨大成果。到目前为止，全球科研团队提出了不同的量子算法来执行不同的机器学习程序。在某些特殊情况下，量子算法的执行时间与经典算法相比将呈指数级减少。但随着数据量和运行时间的增加，保护系统不受环境的影响可能是一项艰巨的任务，并且由于这些算法处理机器学习问题时，通常需要处理海量数据，因此全面实施算法的普及从量子资源的角度来说，代价非常昂贵。

来自马什哈德费尔多西大学计算机工程系的Tahereh Salehi、克拉科夫科技大学的Mina Abbaszade以及卡尔加里大学的Vahid Salari等人组成的研究团队，提出了一种降低量子电路成本，尤其是优化量子机器学习电路的方法。为了减少使用的资源数量，团队考虑了一种包含不同优化算法的方法，将这种方法用于优化大数据的量子机器学习算法。在这种情况下，优化的电路在比原始电路更短的时间内运行量子机器学习算法，并保留原始功能。团队将不同电路中的量子门数量分别提高了10.7%和14.9%，符合主电路中给定子电路U的一次迭代的约简量。对于该子电路在主电路中重复更多次的情况，优化率得到提高。因此，通过将该团队提出的方法应用于具有大数据的电路，可以同时提高性能和节约成本。

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2000比特量子退火系统成功模拟量子相变

量子计算机将在某些复杂的应用领域超越经典计算机，但在充分发挥其潜力前，需要克服许多挑战，物理学家和计算机学家在不断挖掘量子计算技术的发展潜力。其中，量子模拟，即使用可编程模拟设备实现的量子系统，已被证明对于实现量子计算机的算力提升有帮助。而可以实现量子模拟研究的量子退火则是一种基于工程量子涨落的优化过程。

来自D-Wave Systems以及加拿大、美国和日本各研究所的研究人员最近在可编程的2000量子比特1D量子Ising模型中模拟了量子相变，其实验结果将为量子优化和模拟工作提供参考。为了更可靠地测试其有效性，团队选择模拟一个简单且易于理解的量子相变。由于系统需要了更高的运行速度，团队便采用了由D-Wave创建的更严格的高度可编程处理器进行了模拟，最终完美同步了系统中的数千量子比特。该团队的模拟结果与量子理论的预测一致，在未来可以为研究不同的量子相变带来更多的可能性。他们也将使用可编程的D-Wave处理器来模拟更多奇异量子相变，这是使用经典计算机所无法模拟的。

“相干退火一直是我们想要展示的东西，”进行这项研究的研究人员Andrew D. King说，“一是因为它使我们能够将可编程量子系统的行为与理想的薛定谔动力学进行比较，既提供了量子性的有力证据，也提供了量子性的基准。1D链有一个众所周知的闭式解决方案，这意味着我们可以利用经典理论解决它，而不必穷尽地模拟量子动力学，从而推动实验进程。”

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渣打银行：量子计算将对联合国可持续发展目标产生积极影响

渣打银行（Standard Chartered）和大学空间研究协会（Universities Space Research Association， USRA）宣布结为在环境、社会和治理应用中的量子启发机器学习合作伙伴。该团队旨在开发先进的机器学习方法来预测自然灾害，并探索如何利用当前一代的量子处理器、未来的量子计算机设计和基于物理的硬件求解器来改进并超越经典机器学习技术可实现的程度。量子计算技术的进步具有广泛的适用性，可以对所有联合国可持续发展目标产生积极影响。

开发量子优势解决方案需要仔细测试和评估，同时需要深入了解当前和未来数字和量子方法的局限性。高级计算机科学研究所(RIACS)的USRA量子团队将测试、评估和增强高性能经典模型的各个方面，并设计使用云上最先进的量子机器的软硬件系统。

渣打银行数字渠道和客户数据分析全球负责人Craig Corte表示：“与其他重大技术进步类似，量子计算将带来广泛的好处并颠覆许多现有的业务流程。这就是为什么它对公司运营很重要。与USRA的合作使我们能够接触到世界一流的学术研究人员，并为我们提供了一个独特的机会来探索具有建立量子潜力的各种模型和算法为现实世界的用例提供优势。”双方已经在三所大学就量子退火研究进行了合作，并发表了从投资组合优化到调度的技术论文。

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香港大学预测可编程量子模拟器上的新型纠缠态

在众多的量子计算和模拟平台中，里德堡原子阵列凭借其最大的量子比特数和最高的实验精度，被认为是近年来众多可编程量子模拟器平台中最有希望展示量子优势的系统。

里德堡的光学晶格由具有显着偶极矩的单个中性碱土原子组成，这些原子被困在微观偶极阱阵列中，可以随意光学移动以形成所需的晶格几何形状。每个原子都可以被激发到它的里德堡态，一对激发态通过它们的偶极矩通过长程相互作用进行相互作用。然而，这些光学晶格中的长程相互作用和里德伯阻挡机制有利也有弊。一方面，如上所述，它们产生了实验量子控制的高精度。然而，另一方面，他们对系统建模施加了约束。

如今，由香港大学物理系研究助理Zheng Yan教授和Zi Yang Meng副教授、哈佛大学著名物理学家Subir Sachdev教授和Rhine Samajdar博士以及北航杭州创新研究院Yan-Cheng Wang组成的科研团队，对这个量子领域内所有科学家都面临的难题提出了部分实质性的解决方案。他们设计了一种新的具有软约束的三角晶格量子二聚体模型，以尽可能接近实验条件，并开发了用于量子蒙特卡罗模拟的扫描聚类算法，可以有效地解决这种软约束量子多体系统。这些结果证实了里德堡阵列系统导出的约束模型的丰富性，并利用了由远程相互作用和里德堡阻塞机制引起的各种新现象。

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科学家提出在量子计算机上有效运行大分子模拟的方法

量子计算在量子化学中的应用极有前途，它可以用于解决例如电子薛定谔方程以预测材料或分子的原子结构。计算机模拟对于处理此类问题的处理在研究中至关重要，但对于数值方法方面，经典计算机只能在有限的范围内实现。

帕德博恩大学的研究人员现在已经找到了一种在量子计算机上有效运行大分子模拟的方法，这可以提供有关其能量和核力的信息。研究人员专注于并行化，并提出了一种新的算法和技术来减少量子比特数、量子程序的数量和这些程序的深度，其目的是最小化错误率等。

“实际上将粒子固定在一起时产生的干扰可以在模拟中以近似计算的形式进行补偿，从而牺牲计算的准确性，以减少运行时间或所需的电力。因此，我们使用的不是精准的结果，而是近似结果，这完全足够了。研究非常特殊的量子态的可表示性、优化测量程序以及与分子动力学程序的集成是未来研究的主题，”帕德博恩大学并行计算中心(PC²)主任Christian Plessl教授说。研究人员有信心将开发的方法应用于未来的量子计算机。

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浙江大学取得量子计算突破：研发用于可编程固态超导处理器的量子比特

亚利桑那州立大学和中国浙江大学的科学家首次证明，在可编程的固态超导处理器中，大量的量子比特可以被调整为相互作用状态，同时在长时间内保持相干性。这一发现得到了来自英国的两位理论专家的支持。

研究团队在新论文中首次展示了量子多体疤痕状态的创建，这是一种维持相互作用的量子比特之间相干性的强大机制，而这以前只能在里德堡原子系统中实现。这种奇异的量子态为实现广泛的多方纠缠提供了可供研究的方向，能被应用于量子信息科学和技术中，借以实现高处理速度和低功耗。

业界认为，这些发现将有助于推动量子计算向前发展，在未来将被应用于密码学、安全通信和网络安全等领域。

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亚马逊AWS与高盛合作将经典数据加载到量子计算机

亚马逊量子解决方案实验室(QSL)和AWS量子计算中心(CQC)与高盛研发团队合作开展了一个项目，以推进如何将经典数据块编码到量子内存中，这可能对如何将经典数据被加载到量子处理器中进行计算产生影响。

块编码利用特殊用途的数据结构，例如随机存取存储器或QRAM的量子版本加载数据，该团队的主要任务是找出进行块编码所需的资源工作以及如何进行实际成本评估。在AWS博客中相关的文章详细讨论了该过程，团队总结道：“我们已经证明，使用传统的块编码方法加载经典数据所需的量子比特数如果没有量子计算技术进步的推动，成本可能会非常昂贵。然而，我们的结果还表明，我们可以实现仅与经典数据集大小成对数的电路深度，这表明如果我们能够访问大量QRAM量子比特，依赖于块编码的量子算法可能会非常有效。”

AWS基于亚马逊Braket云的量子计算服务运营，于今年早些时候启动了一个量子网络中心，以配合其QSL和CQC计划。与此同时，高盛参与了多个量子计算项目，包括与QCware、IonQ等公司机构合作。

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首次为分子多量子比特系统开发量子信息处理算法

分子可以为量子计算机制造有用的系统，但它们必须包含可单独寻址、相互作用的量子比特中心。英国曼彻斯特大学的Alice Bowen和Richard Winpenny及其同事的研究团队提出了一个具有三个不同耦合量子比特中心的分子模型，并表示由于每个中心都是可光谱寻址，因此可以首次为这种分子多量子比特系统开发量子信息处理(QIP)算法。

量子计算机使用多个量子比特，使得其运算速度远快于标准计算机。但要驱动量子计算机执行这些计算，就必须能够评估和操纵多量子比特信息。团队制作的分子模型系统具有独立的量子比特单元，可通过光谱检测，并且可以通过相互作用来切换其状态。

与目前使用的系统相比，这种分子多量子比特系统可以提供更多优势。迄今为止，量子比特系统主要由超导电路或单个原子或光子产生，需要严苛的温度冷却条件。分子系统可以提供包含多个量子比特单元的优势，这些单元可以通过化学合成轻松更改和重新配置，同时也能在更高的温度下运行。这为降低量子计算成本提供了思路。

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量子通信与安全

Quantum Communication & Security

万事达卡推出抗量子计算机的非接触式支付卡

金融服务巨头万事达卡（Mastercard）开发了一种新型非接触式卡，该卡结合了量子密码技术，旨在防范当前经典计算机和未来量子计算机的黑客攻击。支付公司相信量子密码可以提供额外的安全层来保护交易。这种增强型非接触式卡使用金融行业技术机构EMVCo最新披露的标准，称为“EMV非接触式内核规范”，可与所有现有的支付终端配合使用，同时还提供更高级别的安全保障，这也是防患于未然的技术手段。

当量子计算技术达到一个称为量子霸权的点时，机器可以用经典计算机执行几乎不可能无差错的计算，也将使当前的密码方案容易被破解，这意味着需要特定的量子安全性。万事达卡表示，其新卡是“为非接触式支付带来量子时代安全性和隐私保护的重要里程碑”。根据支付供应商的说法，它将配备新一代算法和加密密钥。这些算法和加密密钥被设计为快速，可确保在半秒内进行非接触式支付，并增强隐私保护，以减少消费者设备和商家终端之间共享的帐户信息量。同时，万事达卡还与EMVCo合作明确了新规范，以确保升级针对云操作和潜在的卡上数据存储进行了优化，使得隐私和完整性能在云上而不是远程进行。新规范的主要功能包括用于隐私的安全通道、窃听预防和保护敏感数据免受中间人和中继攻击。它们还包括用于身份验证的椭圆曲线加密，以及对生物识别和移动验证方法的支持。

今年早些时候，美国政府公布了一项要求政府部门开始采用抗量子密码的政策，美国商务部国家标准与技术研究院（NIST）选择了四种抗量子密码算法，这些算法也将组成一套新的加密标准的一部分。这些新的全球加密标准可能会被公司和政府广泛使用，因此向量子就绪的过渡迫在眉睫。

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Quantum Xchange扩展全球业务，将量子安全网络引入欧洲

美国量子加密公司Quantum Xchange为企业和政府机构提供了保护当今和量子未来的数据的解决方案，通过突破性的加密多样化管理平台提供加密保障的未来。于2022年10月宣布进入欧洲市场，与伊比利亚ITC服务公司Warpcom签署战略合作协议。

根据协议条款，Warpcom将为Quantum Xchange提供强大的网络安全技术和托管服务组合来作为Phio Trusted Xchange（TX）的一部分。Phio TX是一种独特的密钥交付系统，可与组织现有的加密基础设施配合使用，使其立即实现量子安全。Warpcom的客户、合作伙伴和潜在客户将受益于面向未来的变革管理平台，该平台使组织能够执行企业加密策略，实现计算进步和防范日常网络安全风险同步发展。

抗量子算法在未来将取代传统加密，随着全球组织开始为这计算史上最复杂的加密过渡做准备，Quantum Xchange和Warpcom开始探索易于部署、易于维护并与现有网络基础设施配合使用的解决方案。Phio TX可以与传统加密系统和任何TCP / IP连接（无线、铜缆、卫星、光纤）协同工作，将第二个对称密钥对外沿着单独的量子保护隧道和网状网络发送到多个传输点，线路中没有凸起，关键路径上无需新硬件。Phio TX平台拥有多样化的后量子加密技术组合，支持美国国家标准与技术研究院（NIST）评估的所有后量子加密（PQC）算法，经过FIPS 140-2验证和140-3待定，并符合欧洲电信标准协会（ETSI）量子密钥分发（QKD）协议。

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网络安全公司Castle Shield发布基于抗量子密码的应用程序

作为零信任和网络安全解决方案的领导者Castle Shield Holdings, LLC成立于2019年，主要业务为提供完整的企业级网络安全解决方案，以此保护企业和消费者免受内部和外部网络威胁。其抗量子解决方案(Fides)是面对新兴的量子计算威胁领域中企业和消费者数据的最后一道防线。

Castle Shield于2022年10月11日正式宣布，旗下运营的Typhos Secure Communications应用程序现在支持美国国家标准与技术研究院(NIST)选择的抗量子加密(PQC)算法。Typhos是业界首个基于后端直连后端的采用PQC的软件，其独特设计旨在使用量子弹性算法保护加密的聊天信息。其适应性强且面向未来的PQC方案为公司、组织和消费者提供了一条安全、全面和方便的消息传递渠道，可以保护隐私免受当前和未来的潜在威胁。

Typhos首次使公司、组织和消费者能够利用量子弹性技术来保障他们的通信安全和私密。Typhos专注于防止信息数据泄露来保护数据安全，同时让通信免受抗量子网络安全的威胁。它随时随地在iOS和Android端提供量子弹性密码保护。这种独特的后端连接方式旨在保护数据存储、通信和使用的整个数据生命周期中的数据。虽然Typhos现在仅支持用于聊天和附件的PQC安全消息传递，但针对其在视频通话方面的PQC集成技术正在进行中，预计将在不久的将来完成。

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科学家找到对抗光注入攻击的解决方案，进一步确保量子通信的安全

研究团队测试了一种用来对抗量子密钥分发(QKD)期间的光注入攻击，以确保量子通信的安全的方法。这项技术的进步对于传输保密信息具有重要意义。

在量子密码学中，密钥以光子的形式发送，无法破解或复制。但这种传播方式存在风险。如果QKD的执行方式不正确，便会容易受到光注入攻击。研究团队认为可以在量子密钥分发光源的出口端添加一个可牺牲的廉价设备，以抵抗光注入攻击或在黑客成功之前破坏量子密钥传输。研究人员通过用高功率光纤激光器燃烧现成的光隔离器和环行器来检查它们，并发现其可以发挥理想作用。这项实验结果构建了针对此类攻击的可靠保护，而在未来极有可能应用于量子密码学的所有工业系统。

电信行业资深分析师Xiang Ligang对《环球时报》表示，量子通信技术的安全性要远高于常见的通信方式。在量子直接通信模式下，一旦受到入侵，就会自动停止，这项技术的进步对于需要保密的信息的传输具有重要意义。虽然目前的量子通信技术已经取得了一系列突破，但量子安全直接通信（QSDC）技术尚未在实践中得到应用，它有望在未来实现。

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“抗量子”区块链QANplatform遭受黑客攻击，损失高达100万美元

第一层区块链QANplatform此前声称其安全系统可以抵抗量子计算机的攻击，但近日它成为了跨链桥黑客的攻击目标，14亿个QANX代币被盗，累计金额高达一百万美元。区块链安全公司Peckshield最先发现了此次攻击。据Etherscan称，最初的侵入窃取了超过14亿个QANX代币，随后于同一IP地址进行了额外的小额交易，发送了2860万个QANX代币，约合20,500美元。

该安全公司认为，黑客于本月14日能够从“BNB信标链（BEP2）和BNB智能链（BEP20或BSC）之间的跨链桥”中窃取近1亿美元的加密货币。

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科学家成功在单个光学芯片上测量以量子频率梳编码的高维量子点

尽管“qudit”（多能级量子信息单元）这个词可能看起来像一个错字，但这个鲜为人知的量子比特表亲可以携带更多信息并且更能抵抗干扰——这两者都是提高量子网络性能所需的关键特征，它们可以组成量子密钥分发系统，最终形成量子互联网。经典计算机比特将数据分类为1或0，量子比特则由于其叠加的特性可以表示1、0或两者的线性组合。qudit中的“d”代表可以在光子上编码的不同能级或值的数量。传统的qubits有两个能级，但添加多个能级后可以将它们转换为qudits。

最近，来自美国能源部橡树岭国家实验室、普渡大学和瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员利用现有的实验和计算资源，充分表征了一对纠缠的八能级qudits，它们形成了一个64维的量子空间，打破了离散频率模式的先前记录。该团队的研究方法可以用于在单个光学芯片上测量以量子频率梳（一种光子源）编码的高维量子点。

研究人员现在正在微调他们的测量方法，为接下来的系列实验做准备。通过光纤发送信号，团队旨在测试量子通信协议，例如隐形传态和纠缠交换。

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05

量子材料

Quantum Materials

量子计算揭示了构建二维材料的新方法

构建超薄二维材料的常用方法是将热金属表面暴露于特定气体中，导致气体分解金属形成所需的材料。由于该过程涉及高温，因此很难在二维材料的形成中间步骤中监测其构建过程。来自萨里大学的研究人员使用量子计算发现了二维材料的新阶段，可用于开发下一代燃料电池设备。同时量子计算也帮助格拉茨理工大学研究了作为二维材料极有前途的六方氮化硼（h-BN）的发展。这种材料具有与著名的二维材料石墨烯相似的蜂窝晶体结构，通常被称为“奇迹材料”。

由萨里大学Marco Sacchi博士领导的研究团队使用量子力学计算来理解六方氮化硼的有序结构是由其有规律间隔的孔（所谓的纳米孔）制成的。这是第一次鉴定出这些开放结构，并观察到纳米孔在h-BN生长过程中的作用。证明了实验和量子化学计算的结合可以为二维材料的开发提供全新的途径。

目前萨里大学的研究团队正在采用该方法研究其他二维材料的生长，同时与国际团队合作，寻找推动二维材料开发的方法。格拉茨理工大学的Adrian Ruckhofer教授用“在自己的花园里发现一种全新的蝴蝶一样”的比喻来形容开发二维材料。

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研究团队在量子材料中发现了全新的现象

科罗拉多大学博尔德分校的研究人员在研究蜂窝状量子材料时，发现了一种全新的现象，这将可能对量子计算技术的应用产生巨大影响。该材料化学式为Mn3Si2Te6，当它暴露于特定环境时，对电流的抵抗力会降低数百万倍磁场。

研究小组认为这是因为蜂窝中充满了称为回路电流的微小内部电流。这是一种新的物质量子态，它的量子跃迁几乎就像冰融化成水，必须打破所有常规条件才能实现这种变化。与大多数材料中从一种电子状态到另一种电子状态的转变通常只需万亿分之一秒不同，蜂窝中的转变可能需要几秒钟甚至几分钟。

参与这项研究的Gang Cao教授认为，这可能是因为蜂窝的整个结构发生了变化而导致的，标志着量子技术的新范式。

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北京大学量子材料科学中心在拓扑材料方面取得进展

北京大学物理学院量子材料科学中心王健教授、谢心澄院士与陕西师范大学物理学与信息技术学院潘明虎教授，北京应用物理与计算数学研究所张平研究员、李孜副研究员，中山大学物理学院王慧超副教授，北京师范大学物理学系刘海文研究员等合作，直接观测到了拓扑材料HfTe₅原子缺陷处具有离散标度不变性的准束缚态。

王健研究团队及合作者对拓扑材料HfTe₅展开了系统的超高真空扫描隧道显微镜研究。在材料的解理表面上，观测到了多种类型的带电杂质缺陷。在满足超临界条件的带电杂质处，观测到了扫描隧道谱中的一系列态密度共振峰。扫描隧道谱中的共振峰数量多达四个，能量满足等比关系（也即对数周期），给出了带电杂质处存在准束缚态和离散标度不变性的明确证据。在得到原子尺度下准束缚态及其离散标度不变性的证据后，研究团队对准束缚态的空间分布进行了测量。准束缚态的空间分布半径表现出与特征能量一致的等比关系，进一步证实了准束缚态的离散标度不变性。此外，研究团队也观测了准束缚态对外加磁场的响应。随着外磁场的增加，较低能量的准束缚态对应的共振峰逐渐展宽并最终消失，同时准束缚态逐渐靠近费米面，这与理论预测的外加磁场导致的超临界到亚临界相变现象吻合。

团队的实验首次直接观测到了原子尺度下相对论型准束缚态（原子坍缩态）的离散标度不变性，为研究量子材料中的原子坍缩态、离散标度不变性和新奇量子态开辟了新的思路，有望激发更多关于固体物理体系中离散标度不变性的深入研究与讨论。

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06

基础研究

Basic Research

量子物理学家的最新发现有助于实现超灵敏的距离测量

光学，是物理学中最古老的领域之一，对它的探索不断让研究人员感到惊讶，将光描述为波现象的经典描述很少受到质疑。但芬兰坦佩雷大学的研究小组围绕聚焦光波异常行为的讨论，将光效应带到了量子领域。研究人员已经证明，具有明确定义的光子数的量子光的行为与标准聚焦激光束不同。这一发现既加深了对光现象的理解，又有望实现超灵敏的距离测量。

研究小组证明量子波的行为与经典对应物明显不同，可用于提高距离测量的精度。他们的发现也引起了对异常聚焦行为的物理起源的讨论。

该研究的主要作者，博士研究员Markus Hiekkamäki认为：“经过长时间的研究分析，我们意识到量子光的Gouy相位不仅与标准相位不同，而且其起源可以与另一种量子效应联系起来。“

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科研团队找到量化高维量子纠缠的有效方法

作为量子力学关键的纠缠态，可用作于量子通信、量子计算和信息处理任务，这是经典系统不可能实现的。高于二维的高维系统被证实在量子计算和量子通信中具有优势。因此，在实验中实现高维纠缠态以及纠缠量化的研究至关重要。

量子纠缠实验，即几个粒子分散后的行为也像一个单元，在2022年获得诺贝尔物理学奖。同时印度与加拿大的科研团队发现了一种更简单的方法来量化高维系统中的纠缠量。来自拉曼研究所（RRI，该研究所是隶属于印度科学技术部的一个自主研究所）的科学家，与加拿大量子计算研究所的科学家合作，研究在任意维度的统计相关测量与已知纠缠测量之间的量化关系。团队成员由Urbasi Sinha教授领导在RRI的量子信息与计算实验室通过两组测量实验，量化分析一对三维光子量子中的纠缠量。

该研究可能有助于更好地评估纠缠状态的有效性，用于量子隐形传态（一种将量子信息从发射器传输到一定距离外接收器的技术），而该过程的成功和准确性取决于纠缠的数量以及其他量子通信协议。该研究的重心在于量子纠缠信息处理、量子计算和量子通信协议，这些均是21世纪量子技术的核心。该研究的保真度对于量子隐形传态和远程状态准备的应用取决于相关纠缠测量。因此，本研究针对这一要求，对给定任何实验准备的纠缠态，都会先行评估纠缠态程度，以确保实验结果的准确性。

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为下一代量子计算机铺路：科学家首次以阿秒级速度拍摄电子运动

了解电子在固体中的行为方式是将传统或量子计算速度最大化的关键，密歇根大学和雷根斯堡大学之间的合作成功以阿秒为单位拍摄了电子运动——这是迄今为止最快的速度。

密歇根大学电气工程和计算机科学教授Mackillo Kira表示，当前大多的计算机处理器以千兆赫兹运行，即每次运行需要十亿分之一秒，但在量子计算中，计算机芯片内的电子每秒碰撞数万一次，每次碰撞都会终止量子计算周期。该研究结果为研究多体物理学提供了一个“改变游戏规则”的工具，且在多体物理学领域的潜在影响可能超过其计算影响。

团队研发的固态原子钟可能会成为真正的规则改变者，使未来能够设计出具有更精确定制特性的新型量子材料，并帮助为量子信息技术开发新的材料平台。量子材料可以拥有强大的磁性、超导或超流体相，而量子计算代表了解决经典计算机上耗时太长的问题的潜力。推动量子能力最终将为目前无法解决的问题提供解决方案，但这一切都要从基本的观察科学开始。

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会议

Conference

11月，美国奥斯汀市将举办量子计算峰会

美国得克萨斯州奥斯汀市将于2022年11月2日至3日主办量子计算峰会，本次会议主题为“语音助手&虚拟数字助理（Chatbot/VDA）2022：市场轨迹与预测”，物联网(IOT)和人工智能将成为讨论焦点，届时将就一系列可能发生的物联网、人工智能以及量子计算问题和趋势展开讨论。

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Sibos 2022会议：攻破金融——量子技术可能的网络安全隐患

Innotribe公司在2018年便开始从事量子技术的研究，于近日与Avast首席信息安全官(CISO)Jaya Baloo和荷兰数学研究所（CWI）的高级量子研究员Stacey Jeffrey在Sibos 2022的“Quantum, Revisited”会议中讨论了量子计算发展和保密系统的关系。

人们公认量子技术的发展将有望彻底改变或颠覆行业，但其复杂的程度也让人感觉实现大面积的应用遥不可及，对量子技术的研究是一个长达数年而非短暂的辛苦过程。而现在，这项技术即将取得一些根本性的突破，一旦实现，将永远改变世界看待量子技术运用的想法，尤其会对金融科技、银行业甚至是国家机密等产生重大影响

Jeffrey说：“根据量子物理定律构建的计算机可以完成某些在普通计算机上不可能或慢得多的事情，这可能会对金融业、工业、科学界和新技术的发展产生巨大影响。但当实际上构建了大型的、完全工作的且可扩展的量子计算机时，也会有人使用它们来攻击当今广泛使用的加密系统，包括银行最常用于安全数据传输的RSA加密系统，这回事重大的网络安全隐患。”而这也正是世界经济论坛等组织从“威胁和机遇”两个角度看待这个量子计算机发展前景的原因。

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