周报丨中国实现全球首个全功能量子安全网络；电信发布OTN融量子加密专线

光子盒研究院出品

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本周头条

This week's headlines

南大陈增兵-尹华磊课题组实现全安全要素的量子网络

近期，南京大学物理学院、固体微结构物理国家重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心陈增兵-尹华磊课题组联合矩阵时光数字科技有限公司在量子安全技术方面取得重要突破，首次基于非对称量子密码在超过100公里距离下成功实现不可否认地传输兆比特图像。该课题组创造性地提出“一次一哈希”，结合秘密共享的密钥非对称特性和“一次一密”的加密原理构造了可商用化的量子数字签名框架。

以签名一份兆比特的文件为例，该框架将签名速率提升数亿倍。该实用化量子数字签名协议只需消耗数百比特的非对称量子密钥即可实现对几乎任意长的文件进行信息论安全的数字签名，从而确保文件传输的真实性、完整性和不可否认性。与此同时，该量子数字签名框架兼容各种量子秘密共享和量子密钥分发协议。基于此，该团队在实验上演示了全球首个全功能量子安全网络，实现了信息安全的全要素——机密性、真实性、完整性和不可抵赖性——保护，为数字经济、数字货币等提供了技术完备的量子安全底座。

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https://quantumchina.com/newsinfo/4826404.html?templateId=520429

中国电信发布“OTN融量子加密专线”创新方案

12月30日，在2022天翼数字科技生态大会科技创新合作论坛上，中国电信联合华为、科大国盾量子技术股份有限公司、中电信量子科技有限公司，发布“OTN融量子加密专线”创新方案，使能业务传输高等级安全保密，有效推进传送网量子加密走向商用。

2022年5月，中国电信集团科技创新部发起研发战略合作，由中国电信研究院和安徽电信牵头，华为、国盾量子、中电信量子多方合力，历时3个月完成样机的研发、调试以及实验室验证，并于2022年12月在安徽电信现网完成试点，通过量子加密的OTN专线承载合肥市信息中心到合肥市大数据运营有限公司之间的业务。

该方案依托广覆盖、高可靠的OTN精品光网，通过创新的安全接口实现华为OTN设备与国盾量子密钥分发设备间密钥的安全获取，基于量子密钥完成了OTN专线的L1层业务加密。实测证明，OTN融量子加密专线引入的额外时延低至百纳秒，相对业务传输的毫秒级时延可忽略不计，且带宽效率零损耗。在OTN天然硬管道隔离的基础上，通过量子安全传输实现密钥分发具备抗量子攻击的优势，使OTN专线能够为各行业客户提供高等级安全保密连接服务。

来源：

https://quantumchina.com/newsinfo/4841169.html?templateId=520429

潘建伟团队实现超过300公里的独立单光子源量子干涉

量子通信最重大的挑战之一是将其距离扩展到实际有用的规模。高性能的量子网络不仅需要超低损耗的量子通道和量子存储器，还需要高性能的量子光源。基于卫星的量子通信和量子中继器最近取得了令人兴奋的进展，但缺乏合适的单光子源阻碍了进一步的进展。

一种有前途的单光子源是量子点，但在过去的二十年里，独立量子点之间的量子干涉能见度很少超过50%的经典极限，距离也被限制在几米或几公里左右。

现在，中国科学技术大学的潘建伟、陆朝阳、张强等与合作者已经在与约300公里光纤相连的两个独立量子点之间实现了高可见度量子干涉。他们报告了具有超低噪声、可调谐单光子频率转换和低色散长光纤传输的高效且不可区分的单光子源。单光子是由确定性耦合到微腔的共振驱动的单量子点产生的。量子频率转换用于消除量子点不均匀性并将发射波长转移到电信波段。观察到的干涉能见度高达93%。未来，可行的改进可以进一步将距离延长至600公里左右。

来源：

https://quantumchina.com/newsinfo/4835794.html?templateId=520429

清华浙大在量子计算破解RSA密码方面取得重要突破

在一项最新研究中，清华大学龙桂鲁、浙江大学王浩华等组成的团队创建了一种算法，仅用10个超导量子比特就能将因数整数提高到48比特。

研究人员表示，“使用这种算法，我们已经成功地对整数1961（11位）、48567227（26位）和261980999226229（48位）进行了因式分解，分别使用了3、5和10个量子比特。对于48位的整数261980999226229，我们也刷新了真实量子设备中用一般方法算出的最大整数。”

通过估算RSA-2048因式分解所需的量子资源来进行。该团队发现，即使在最简单的一维链系统中，也需要具有372个物理量子比特和数千深度的量子电路来挑战RSA-2048。而这样规模的量子资源最有可能在不久的将来在NISQ设备上实现。”

来源：

https://quantumchina.com/newsinfo/4841183.html?templateId=520429

五家量子科技公司入选独角兽和潜在独角兽企业

12月26日，在武汉举办的2022中国独角兽企业研究报告发布会上，新经济智库长城战略咨询公布了316家中国独角兽企业，新晋独角兽企业142家。报告显示，共有三家量子科技企业入选独角兽企业，分别是国科量子（估值13.2亿美元）、本源量子（估值10.6亿美元）和国仪量子（估值10.2亿美元）。

国科量子通信网络有限公司是为加快实现“在量子通信技术实用化等方面取得重大突破”的目标，由中国科学院控股有限公司联合中国科学技术大学，于2016年11月在上海共同发起成立的创新型企业。本源量子成立于2017年，聚焦量子计算产业生态建设，打造自主可控工程化量子计算机，围绕量子芯片、量子计算测控一体机、量子操作系统、量子软件、量子计算云平台和量子计算科普教育核心业务，全栈研制开发量子计算，积极推动量子计算产业落地。国仪量子的核心技术是以量子精密测量为代表的先进测量技术，为全球范围内企业、政府、研究机构提供以增强型量子传感器为代表的核心关键器件、用于分析测试的科学仪器装备、赋能行业应用的核心技术解决方案等优质的产品和服务。

此外，还有两家量子科技公司入选潜在独角兽企业名单，分别是国开启科量子技术（北京）有限公司、北京未磁科技有限公司。其中，启科量子专注于量子计算机全栈式开发与量子通信设备制造，是兼具量子计算、量子通信核心技术储备与产品研发能力的科技创新型企业。未磁科技组建了多学科交叉的研发队伍，将量子精密磁场传感广泛应用于高端创新医疗装备、工业无损检测、基础科学研究等多个领域，先后获得多项国家和省部级科研项目、多项创新创业大赛一等奖。

来源：

https://quantumchina.com/newsinfo/4833624.html?templateId=520429

https://quantumchina.com/newsinfo/4826290.html?templateId=520429

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教育 & 人才

Education & Talents

量子科学家叶军获美国商务部金质奖章

JILA和NIST Fellow、科罗拉多大学博尔德分校教授叶军被美国商务部(DOC)授予2022年金质奖章。金质奖章是商务部颁发的最高荣誉奖，“由部长授予杰出表现，对部门或一个或多个业务单位的使命产生影响的非凡、显著或有声望的贡献”。叶军教授被授予此奖章，以表彰他在光学原子钟方面的开创性工作。获奖理由是“使用光学原子钟对引力红移进行了最精确的测量，进一步证实了爱因斯坦的广义相对论。”

这项研究还入选了光子盒《2022量子科技十大进展》第一位。2022年2月，叶军团队开发出了世界上最精确的原子钟，得出在一毫米高度差上，时间相差大约一千亿亿分之一，也就是大约3000亿年相差1秒，与广义相对论预言一致。

值得一提的是，叶军教授还是美国总统拜登最近任命加入国家量子倡议咨询委员会(NQIAC)的15名量子信息科学专家之一。

来源：

https://quantumchina.com/newsinfo/4826440.html?templateId=520429

量子精密测量领军人物杜江峰院士履新浙大校长

12月28日，浙江大学宣布，中国科学院院士、前中国科学技术大学副校长杜江峰任浙江大学校长（副部长级）、党委副书记。12月27日下午，杜江峰作别他求学与任教37年的中国科大，抵达西湖之滨的浙江大学，开始人生新的旅程。

二十多年来，杜江峰主要从事量子物理及其应用的实验研究，并在量子物理实验技术和先进仪器装备研制，以及在量子物理应用于精密测量科学和信息科学等领域取得了具有重要国际影响的研究成果。2015年，杜江峰当选为中国科学院院士。

来源：

https://quantumchina.com/newsinfo/4837461.html?templateId=520429

03

战略政策

Strategy & Policy

爱荷华州国会议员推动在农业中应用量子技术

在量子计算的众多用例中，农业用途往往排在最后。爱荷华州议员Randy Feenstra希望改变这种状况。他将推动扩大2018年的一项支持量子技术的法律，以囊括这项新兴技术的农业应用。

Feenstra表示，量子计算比传统计算机更快地处理数据的独特能力使其能够改善农业。它有潜力扩大电池存储容量，创造更有效的药物，以及创造下一代农用肥料。“完全实现的量子技术还可以改善现场监测并提供更准确的天气预报。”

他将推动在国会辩论2023年重新授权美国国家量子倡议(NQI)时指定农业应用。

2018年通过的NQI提供了推进量子技术，特别是量子计算的计划。NQI以及其他政府计划在过去两年中刺激了联邦在量子信息科学方面的支出迅速增加。

来源：

https://quantumchina.com/newsinfo/4835822.html?templateId=520429

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量子计算与模拟

Quantum computing & simulation

QuiX和Kvantify合作开发基于光子学的量子计算行业用例

量子计算软件公司Kvantify和基于光子学的量子计算硬件公司QuiX Quantum合作开展一个项目，为QuiX Quantum基于光子学的量子计算机开发解决行业用例的软件。

QuiX Quantum总部位于荷兰，他们已经开发出12模式、20模式集成量子光子处理器，即将推出50模式。这些处理器是QuiX Quantum当前量子计算机（玻色采样器）的核心。Kvantify总部位于丹麦，与领先的公司合作开发模型和软件，利用量子计算来应对和解决他们最困难的计算挑战。量子计算机对于药物开发、金融系统和物流的未来至关重要。所有这些都将在Kvantify和QuiX Quantum的合作中进行探索。

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https://quantumchina.com/newsinfo/4826415.html?templateId=520429

量子计算机模拟全息虫洞入选Quantamagazine年度物理学进展

Quantamagazine评选了2022年度物理学五大进展，物理学家使用量子计算机模拟全息虫洞成功入选。

11月，由加州理工学院物理学家Maria Spiropulu领导的研究团队在谷歌的Sycamore量子计算机上运行了一个“虫洞隐形传态协议”，以这种方式操纵计算机中的量子信息流，使其在数学上等价或对偶于时空两点之间通过虫洞的信息。

需要明确的是，虫洞不是我们居住的时空的一部分。这是一种模拟或全息图，它与我们生活的真实的、正弯曲的4D时空具有不同的时空几何。该实验的重点是证明全息对偶性，这是过去25年的一项重大理论发现，该理论指出某些粒子的量子系统可以解释为弯曲的、引力的时空连续体。时空可以大致被认为是从低维量子系统中出现的全息图。在未来几年更先进的量子计算机实验中，研究人员希望探索全息对偶性的机制。

来源：

https://quantumchina.com/newsinfo/4820737.html?templateId=520429

05

量子通信与安全

Quantum Communication & Security

三家量子公司入选首批工信部商用密码应用推进标准工作组成员单位

近日，工业和信息化部发文表示，为充分发挥标准的引领作用，推进工业和信息化领域密码应用向纵深发展，经工业和信息化部审批，在国家密码管理局的大力支持和指导下，正式成立组建工业和信息化部商用密码应用推进标准工作组，负责统筹规划工业和信息化领域商用密码应用标准体系，开展标准制修订、技术归口和管理工作。

在组织建设方面，工作组秘书处持续征集成员单位，综合评判企业资信能力、技术水平等多方面因素，首批遴选出装备制造、电子信息、信息通信、网络安全、密码产品和服务等领域的159家优质企事业单位、科研机构和行业组织，现将首批成员单位名单公布。其中，科大国盾量子技术股份有限公司、安徽问天量子科技股份有限公司和南京易科腾信息技术有限公司三家量子公司入选。

来源：

https://mp.weixin.qq.com/s/V2lEkXWLgIXHedrKwT7A5w

Pauli Group推出首款以太坊区块链技术量子智能合约钱包

Pauli Group推出了款智能合约钱包Anchor Wallet，可抵御可预见的量子计算攻击、黑客攻击和恶意安全漏洞。Pauli Group是一个基于区块链技术的技术平台，旨在保护数字资产免受量子计算的威胁。

Anchor Wallet是一种量子安全的智能合约钱包，使用最简单和最安全的签名方案来保护web3生态系统中的用户。Anchor Wallet是一种自托管钱包，加强用户的资产，通过以太坊和EVM平台安全地转移和存储他们的数字资产。用户将能够在区块链上进行交易，同时持有自己的密钥。

除了安全性之外，Anchor Wallet还提供了用户友好的便利，让每个用户都可以访问、接触和使用区块链。用户可以轻松开展业务、保护资产安全并做出长期决策。

来源：

https://quantumchina.com/newsinfo/4820626.html?templateId=520429

06

核心器件

Core Devices

清华大学实现大规模高性能量子光源

清华大学电子系宁存政教授团队将激光加工的可控性大规模制作能力和二维宽禁带半导体材料氮化硼（hBN）的优异性质相结合，解决了目前单光子光源存在的几个关键问题，实现了空间可控地大规模制作高纯度、高亮度的单光子光源。

该实验团队通过单脉冲飞秒激光照射的方法，在hBN薄层上实现了单光子源的高效制作。每100个单脉冲飞秒激光照射位置中可以产生43个单光子源，是目前自上而下制作方法中产率最高的一种。并且制作得到单光子源的纯度及亮度都很高，其中衡量单光子指标的二阶关联函数g2(0)最小值为0.06±0.03，单光子发射强度最高为8.69Mcps，是目前制作得到的最亮的单光子源之一。

此外，飞秒激光直写技术对材料的加工基于多光子吸收等非线性过程，可以突破衍射极限诱导产生人为可控的高空间分辨的微纳结构，不需要昂贵的微纳加工设备及工艺条件，并且可以用于大规模的生产。

来源：

https://quantumchina.com/newsinfo/4826384.html?templateId=520429

济南量子技术研究院牵头制订的铌酸锂晶体国家标准获批立项

近日，国家标准化管理委员会下达2022年第三批推荐性国家标准计划，《量子信息用光学级近化学计量比铌酸锂晶体》（计划号：20221002-T-609）国家标准项目获批立项。该标准由济南量子技术研究院刘宏研究员、王东周副研究员牵头制订，将为量子信息技术领域常用的近化学计量比铌酸锂晶体规定技术要求、提供试验方法和质量评定程序，填补我国相关领域的标准空白。这是研究院首个牵头制订的材料领域国家标准。

截至目前，研究院已牵头制订1项国家标准，参与制订9项国家标准，发布IEC量子信息技术白皮书1项、行业标准2项，不断为量子科技研发和产业化做好标准支撑。一系列标准的研制，夯实我市量子领域基础优势和先发优势，辐射带动量子通信网络“京沪干线”“齐鲁干线”“党政专网”“墨子号”“济南一号”微纳量子卫星等一系列量子信息技术成果转化、产业发展。

来源：

https://mp.weixin.qq.com/s/q-WErqrQOyf4e1F84ec60Q

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基础研究

Basic Research

清华马雄峰研究组提出实用化的多体纠缠探测协议

清华大学交叉信息研究院马雄峰研究组在多体纠缠探测领域取得重要进展，提出了实用且高效的多体系统纠缠探测协议。

近期，研究者们提出了一种基于矩测量的实验方案可以避免量子态层析而实现一种弱化版本的正映射判据。这一实验方案只要求对单份量子态进行操作以及测量，并且具有较低的实验复杂度和较强的探测能力。然而，受限于正映射判据自身的性质，这一方案只能探测两体量子系统的纠缠。

为了解决这一问题，在这一工作中，刘振寰等人引入了一种新的多体纠缠判据，即指标轮换纠缠判据，并且成功将其转化为了基于矩测量的实验框架。这一实验方案具有更低的实验复杂度，并且可以探测多体系统中更加复杂的纠缠结构。在两体系统中，这一框架给出了新的两体纠缠判据，极大增强了两体纠缠的探测能力。此外，一些数值实验表明，这一框架中的一些关键物理量还可以作为纠缠的度量，在量子多体物理的研究中起到重要的作用。

来源：

https://quantumchina.com/newsinfo/4833704.html?templateId=520429

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