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2021年1月國內外量子科技進展(總第18期)
發布時間:2021-02-01 11:12:03 點擊瀏覽:

20211月國內外量子科技進展(總第18期)


【編者按】

宏偉的大廈總是由許多大大小小的基石和支柱構成。在量子互聯的大廈藍圖中,前沿科技仍在不斷地打造更好的基石,從理論到實驗,從高精裝置到集成器件,從密鑰分發網到量子計算網……感謝您對科大國盾量子技術股份有限公司和量子信息技術的關注,我們盡力檢索了國內外主流網站和期刊,摘錄出領域關聯度和重要度較高的部分科技產業動態和前沿研究成果,供讀者快速了解。


一、本期頭條


【中國科大成功驗證構建天地一體化量子通信網絡的可行性】

中國科學技術大學潘建偉及其同事陳宇翱、彭承志等與中國科學院上海技術物理研究所王建宇研究組、濟南量子技術研究院及中國有線電視網絡有限公司合作,在國際期刊《Nature》上發表了題為“An integrated space-to-ground quantum communication network over 4,600 kilometres”的論文。

研究團隊在量子保密通信京滬干線與“墨子號”量子衛星成功對接的基礎上,構建了世界上首個集成700多條地面光纖量子密鑰分發(QKD)鏈路和兩個星地自由空間高速QKD鏈路的廣域量子通信網絡,實現了地面跨度4600公里的星地一體的大范圍、多用戶量子密鑰分發,并進行了長達兩年多的穩定性和安全性測試、標準化研究以及政務/金融/電力等不同領域的應用示范。

論文是對上述成果的一個系統性總結,證明了廣域量子保密通信技術實際應用的條件已初步成熟。我國科研人員通過構建天地一體化廣域量子保密通信網絡的雛形,為未來實現覆蓋全球的量子保密通信網絡奠定了科學與技術基礎。(來源:中國科學技術大學)


原文鏈接:

http://news.ustc.edu.cn/info/1055/73813.htm

https://www.nature.com/articles/s41586-020-03093-8


二、戰略和政策


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【多地區出臺“十四五”規劃與建議,前瞻布局量子科技】

山西、河南兩省發布“十四五”規劃與建議,合肥、深圳、南京、蘇州、無錫也相繼出臺各市“十四五”規劃與建議,紛紛瞄準“量子信息”前沿技術。

其中合肥市“十四五”規劃與建議提到要“打造具有全球影響力的‘量子中心’,依托國家實驗室,聚焦量子通信、計算、測量三大領域,加快建設量子信息創新成果策源地和量子產業集聚地”。(來源:各省市政府網站、南京日報等)


原文鏈接見文末:


【《“十四五”北京國際科技創新中心建設戰略行動計劃》印發】

科技部、北京市與國家發改委、中科院等21個部門聯合印發《十四五北京國際科技創新中心建設戰略行動計劃》。科學技術部副部長李萌指出,北京國際科創中心建設的關鍵是能力和生態的構建,其中包括以展開重大基礎前沿領域研發構建原創力,即按照習近平總書記四個面向的要求,圍繞量子信息、人工智能、區塊鏈、生命健康等新科技革命和產業變革前沿領域,共同實施系列專項行動,前瞻部署基礎研究,推進關鍵核心技術攻關,構建先發優勢。(來源:中國青年網)


原文鏈接:

http://news.youth.cn/gn/202101/t20210120_12673098.htm


【北京、廣東等省市發布2021年政府工作報告,推動量子科學技術突破、加快發展】

北京市2021年政府工作報告中提到:今年北京市將強化創新核心地位,加快建設國際科技創新中心......加快建設各類創新平臺和新型研發機構,著力推動量子、人工智能、生命科技等前沿關鍵核心技術聯合攻關取得突破。

山西省2021年政府工作報告中提到:堅持前沿引領、前瞻布局,推動人工智能、量子科技、生命科學、航空航天、深海探測、先進能源等未來產業加快發展。

廣東省2021年政府工作報告中提到:強化戰略科技力量打好關鍵核心技術攻堅戰......精準實施省重點領域研發計劃、重大基礎研究項目、粵港粵澳科技創新聯合資助計劃,瞄準人工智能、區塊鏈、量子科技、生命健康、種子科學等前沿領域加強研發攻關,加快培育未來產業。

河南省2021年政府工作報告中提到:推動產業轉型升級,加快新舊動能轉換培育壯大新興產業......對于有前景、有條件的量子信息等未來產業,加強跟蹤研究,力爭實現突破。(來源:北京市政府網站、山西日報、廣東省政府網站、河南省政府網站)


原文鏈接:

http://www.beijing.gov.cn/ywdt/yaowen/202101/t20210124_2230721.html

http://epaper.sxrb.com/shtml/sxrb/20210125/591271.shtml

http://www.gd.gov.cn/gdywdt/gdyw/content/post_3185688.html

https://www.henan.gov.cn/2021/01-25/2084704.html


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【法國計劃在量子技術上投資18億歐元(約合人民幣142億)】

本月,法國總統馬克龍宣布一項為期五年18億歐元的量子技術投資計劃。該計劃中政府將把量子資金投入從每年6000萬歐元提高到約2億歐元。該計劃中法國政府提供的資金為10.5億歐元,除此以外還包括來自歐盟的2億歐元,以及來自私營部門的5.5億歐元。 這些資金中,將為量子通信撥款3.2億歐元,為量子計算撥款7.8億歐元,為量子傳感器撥款2.5億歐元,為后量子加密撥款1.5億歐元,為低溫等相關技術撥款3億歐元。(來源:新華網、quantum computing report網站)


原文鏈接:

http://www.xinhuanet.com/english/2021-01/22/c_139687992.htm 

https://quantumcomputingreport.com/france-plans-to-invest-1-8-billion-euros-2-19b-usd-in-quantum-technologies/


【德國啟動“慕尼黑量子谷”項目,德國研究協會新建量子合作研究中心】

111日,慕尼黑量子谷項目在德國慕尼黑啟動,該項目計劃由巴伐利亞自由州資助3億歐元,未來還計劃向聯邦政府申請加入德國未來計劃(Future Package for Germany德國未來計劃旨在支持量子技術的發展,項目總預算資金約20億歐元。

“慕尼黑量子谷”研究計劃的目標是:在未來十年內使慕尼黑成為世界上量子技術的領先者之一,并在國家和國際層面推動量子科技的發展。并將重點發展以下技術:量子計算機技術、安全通信方法和量子技術的基礎研究。該項目包括一個量子計算和量子技術中心(ZQQ)以及一個量子科技園,以供該計劃的合作伙伴進一步培養年輕科學家和行業專家。

德國研究協會(DFG)正在建立20個新的合作研究中心(CRC),以進一步支持高校的高水平研究。其中包括一個光與物質的量子協同性(QuCoLiMa合作研究中心,通過成立該合作研究中心,希望能夠系統地理解在光和物質具有強相互關聯的介觀系統中建立時空量子關聯。研究結果可用于量子工程中的應用,如增強傳感、保密通信和量子計算。從202111日開始,新的合作研究中心將獲得為期四年總額約為2.54億歐元(約20億人民幣)的資助。(來源:innovation origins 網站、eurekalert 網站)


原文鏈接:

https://innovationorigins.com/the-munich-quantum-valley-set-to-accelerate-quantum-research/

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-12/df-dtf121020.php


【荷蘭啟動國家量子技術議程】

128日,荷蘭啟動了一項名為“Quantum Delta NL”QDNL)的國家量子技術議程,總共有70多家公司和組織參與其中,旨在加速荷蘭在量子技術方面的引領作用。該議程于20199月提出,并在去年獲得了2350萬歐元的政府補貼。通過該項議程,荷蘭欲建設一個新的數字高科技產業,能夠對GDP的貢獻達到20億至30億歐元,并擁有3萬個高質量的就業崗位。 QDNL認為量子技術是21世紀的突破性技術之一。量子計算機、量子網絡和量子傳感器具有各種各樣的潛在應用,例如在氣候與能源(電池、食品生產)、健康(醫藥)和網絡安全(安全網絡)領域。(來源:TQD網站)


原文鏈接:

https://thequantumdaily.com/2021/01/28/launching-quantum-delta-nl-dutch-players-join-forces-to-build-the-future-of-quantum-technology/


【美國發布第一份NQI年度預算報告】

根據美國《國家量子倡議(NQI)法案》的要求,本月關于NQI項目預算的第一份年度報告已經發布。該報告稱,展望未來,機構在量子信息技術(QIS)研發方面的努力正在增強,因為QIS可以對社會產生深遠和積極的影響。雖然QIS的發展尚處于早期階段,但現在是發展其基礎設施和基礎科學知識的關鍵時期,這些基礎設施和基礎科學知識是未來發展QIS產業和促進其技術和應用發展所必需的。據悉,NQI項目于2019年啟動,并于2020年建立了量子經濟發展聯盟和多個NQI中心,2019財年QIS研發的實際預算授權為4.5億美元,2020財年QIS研發的已頒布預算授權超過5.8億美元,2021財年QIS研發的請求預算授權為7.1億美元。(來源:quantum gov網站)


原文鏈接:

https://www.quantum.gov/wp-content/uploads/2021/01/NQI-Annual-Report-FY2021.pdf


三、產業進展


——國 ——


【國盾量子牽頭制定完成國內首個量子隨機數相關通信行業標準】

本月,由國盾量子牽頭制定完成的通信行業標準YD/T 3907.3-2021 《基于BB84協議的量子密鑰分發(QKD)用關鍵器件和模塊 第3部分:量子隨機數發生器(QRNG)》獲國家工信部公示。該標準規定了基于BB84協議的量子密鑰分發(QKD)用量子隨機數發生器(QRNG)的結構、功能模塊、應用接口等要求,以及QRNG模塊和接口的測試方法。該標準是國內首個量子隨機數相關通信行業標準,將有力推動QRNG及相關QKD產品的安全應用。(來源:CCSA網站)


原文鏈接:

http://miit.ccsa.org.cn/pclistDetail?id=49


【量子賽道企業屢獲投資】

本源量子完成數億元 A 輪融資,本輪由中國互聯網投資基金(中網投)領投,國新基金、中金祺智、成都產投、建銀國際、中科育成、中天匯富等知名機構跟投。

國儀量子完成數億元 B 輪融資,由高瓴創投領投,同創偉業、基石資本、招商證券跟投。募集資金一方面用于現有的產品研發,另一方面會試探做一些細分領域儀器龍頭企業的并購。其相關負責人表示未來適時登陸資本市場

量旋科技、啟科量子也分別完成兩千萬、五千萬元的融資,資金將用于其公司產品研發。(來源:本源量子、國儀量子、量旋科技、啟科量子官網)


原文鏈接:

http://www.originqc.com.cn/website/businessNewsDetail.html?newsId=254

https://www.ciqtek.com/newsdetail/148

https://mp.weixin.qq.com/s/EEqRR36vQlDTL9N5vW4WJA

http://www.qudoor.cn/news/29


【量子隨機性及其應用研討會順利召開】

122日,量子隨機性及其應用研討會在深圳召開。大會由南方科技大學量子科學與工程研究院主辦,濟南量子技術研究院協辦。會議邀請俞大鵬院士等專家學者,就量子隨機性及其應用進行研討。(來源:國盾量子)


原文鏈接:

https://mp.weixin.qq.com/s/cf1vbM03BRK01mg8EFocRw


【百度研究院2021年十大科技趨勢預測】

113日,百度研究院發布2021年十大科技趨勢預測。趨勢包含了量子計算技術,伴隨著量子生態雛形逐漸形成,越來越多的政府機構、高等院校以及科技公司將開啟在量子計算領域的戰略謀劃和系統布局,以便做好充分準備以迎接量子計算時代的到來。(來源:中國新聞網)


原文鏈接:

https://www.chinanews.com/business/2021/01-14/9386778.shtml


——國 ——


【歐洲教育科研網發布“量子技術現狀綜述”白皮書】

119日,歐洲教育科研網(GéANT and NREN)發布名為量子技術現狀綜述Quantum Technologies Status Overview)的白皮書。該份白皮書在歐洲教育科研網的活動背景下,重點介紹和分析了量子密鑰分發(QKD)以及量子通信(QC)的最新技術和應用,并對現有的量子技術活動和計劃,特別是在歐洲的情況進行了概述。

文中指出,這些活動對于未來的量子通信網絡、量子互聯網及其在量子計算基礎設施中的應用至關重要;未來量子通信基礎設施將為下一代通信網絡提供新的可能性和安全服務,而QKDQC是為未來量子通信基礎設施奠定基礎的關鍵元素;QKD基礎設施的研究正變得越來越重要,許多供應商都對提供商業運營解決方案感興趣;雖然量子技術仍處于發展的早期階段,但其進展是巨大的,參與相關研究和部署活動并積極參與應用示范,對于歐洲各國教育科研網具有重要意義。(來源:GéANT網站)


原文鏈接:

https://www.geant.org/Resources/Documents/GN4-3_White-Paper_Quantum-Technologies-Status-Overview.pdf


【美國量子安全公司Quantum Xchange完成1350萬美元A輪融資】

本月,美國量子安全公司Quantum Xchange宣布完成1350萬美元的A輪融資,融資后該公司估值達5900萬美元。據其披露,該輪融資將主要用于擴展業務規模,繼續開發其量子密鑰分發(QKD)等產品。同時,該公司還公告了其新任命的CEOCFOCTO高層人員情況,并且聘任其前CTO擔任公司首席產品宣傳和戰略顧問,以期后續進一步拓展其量子安全業務的市場規模。

近期,該公司還與法國Thales公司合作推出了一款量子安全高速加密機(HSE),使用量子密鑰保護網絡加密機原有加密密鑰的安全。(來源:Quantum Xchange公司網站)


原文鏈接:

https://quantumxc.com/quantum-xchange-completes-initial-series-a-funding/

https://quantumxc.com/phio-tx-from-quantum-xchange-makes-thales-network-encryptors-immediately-quantum-resistant/


【日本東芝等探索量子密碼以確保股票交易安全】

日本東芝公司、日本電氣株式會社(NEC)和野村控股公司開展了對量子密碼的聯合研究,以提高股票交易的安全性。 在聯合研究中,他們將東芝開發的加密設備連接到野村證券(Nomura Securities Co .)的交易系統,并使用虛擬客戶詳細信息和交易數據測試加密。 (來源:IQT網站)


原文鏈接:

https://www.insidequantumtechnology.com/news/japanese-firms-explore-quantum-cryptography-to-make-stock-trading-secure/


IonQ與韓國量子信息研究支持中心(Q Center)結為量子聯盟】

IonQ宣布與韓國量子信息研究支持中心(Q Center),達成為期三年的聯盟合作關系。Q Center是韓國首爾成均館大學(SKKU) 的一個獨立組織,致力于在量子信息科學領域創建一個豐富的研究生態系統。此次合作的達成,將使韓國各地開展的相關研究和教學活動,都可以使用IonQ的離子阱量子計算機。(來源:IonQ官網)

原文鏈接:

https://ionq.com/news/january-19-2021-ionq-and-south-korea-q-center-announce-three-year-alliance


四、科技前沿


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【基于超糾纏態實現高效率糾纏提純】

中國科學技術大學的研究人員首次基于一對超糾纏態實現了遠程糾纏提純,相比于以往使用兩對糾纏進行糾纏提純的方案,提純的效率提高了約6.6×10^3倍。該技術也可用于提高基于糾纏的QKD效率,在基于11公里多芯光纖的噪聲信道實驗中,糾纏度從0.771提高到0.887,成碼率從0提升到0.332。該成果18日發表在期刊《Physical Review Letters》。


論文鏈接:

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.126.010503


PM-QKD的實用化改進方案】

南京郵電大學的研究人員提出了一種誘騙態PM-QKD協議的改進方案,使用有限強度的誘騙態和有錯誤的光源來符合實際情況,并給出了成碼率公式。模擬顯示該方案的性能接近于無限強度的誘騙態PM-QKD協議,在數據量大于10^15235km的條件下成碼率可以突破成碼率-距離限制,源端錯誤δ ≤ 0.03時也可以突破成碼率-距離限制。該成果113日發表在期刊《Optics Express》。


論文鏈接:

http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?URI=oe-29-2-2227


—— ——


【解決QKD探測效率差異的安全證明】

加拿大滑鐵盧大學、日本NTT公司和美國Los Almos國家實驗室的聯合研究團隊提出了針對探測器效率差異的嚴格安全證明。該證明方法將探測效率差異納入考量且不依賴于通常需要的假設,不限制攻擊者的策略,也不需要對入射信號進行光子數截斷,因此具有極好的實用性,在探測效率一致的情況下還能提高成碼率。該成果125日發表在新期刊《Physical Review Research》。


論文鏈接:

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevResearch.3.013076


【解決MDI-QKD非理想光源的安全證明】

西班牙維戈大學的研究人員給出了MDI-QKD協議存在光源信息泄露時的一種安全證明,放寬了對光源端的要求。研究針對發送端的強度調制器和相位調制器存在信息泄露的情況提出了一種通用范式,證明了只要兩個源端充分隔離并且信號發送在合理時間框架內,MDI-QKD仍然是安全可行的。該成果118日發表在期刊《Scientific Reports》。


論文鏈接:

https://doi.org/10.1038/s41598-021-81003-2


【離散變量QKD使用連續變量QKD的探測方案】

美國橡樹嶺國家實驗室的研究人員提出了一種創新的QKD探測理念,用零差平衡探測方案來進行離散變量QKD的單光子測量。該方案與傳統離散變量QKD的安全模型相比有兩個優點,一是真空漲落的探測噪聲不能被攻擊者操控,二是光子數分布的刻畫能力增加了攻擊限制,對于攻擊者獲得的信息能夠給出更緊致的邊界從而提高成碼率。該成果120日發表在期刊《Physical Review A》。


論文鏈接:

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.103.012606


【非對稱信道的雙場QKD方案】

加拿大多倫多大學的研究人員在損耗不對稱的光學信道上完成了TF-QKD的原理性實驗驗證。對于不對稱的光信道損耗提出了兩種補償策略,一是應用非對稱的信號強度,二是增加損耗補償,實驗結果表明第一種策略能得到更優的成碼率。該成果126日發表在《npj Quantum Information》。


論文鏈接:

https://doi.org/10.1038/s41534-020-00343-5


QKD技術增強5G網絡切片效率】

英國BT Labs和瑞士IDQ公司等的聯合團隊研究了QKD技術對5G網絡切片模型的增強。研究人員演示了不同加密需求的兩種網絡切片架構,分別對應城域網企業應用和內容傳輸網。通過定制的SDN分發器進行網絡切片的計算和供給,并選擇適當的鏈路加密方法,包括D-H公鑰密碼、QKD、抗量子算法。演示結果表明網絡切片的建立和拆除用時約1~2分鐘,比當前方案的效率提升了至少一個量級。


論文鏈接:

http://jocn.osa.org/abstract.cfm?URI=jocn-13-3-33


附部分省市自治區《十四五規劃與建議》原文鏈接:

山西:http://www.shanxi.gov.cn/yw/sxyw/202101/t20210101_871788_ewm.shtml

河南:https://www.henan.gov.cn/2021/01-08/2074842.html

合肥:http://www.hefei.gov.cn/ssxw/csbb/106119465.html

深圳:http://www.sz.gov.cn/cn/xxgk/zfxxgj/zwdt/content/post_8386242.html

南京:http://njrb.njdaily.cn/njrb/html/2020-12/31/content_51_15470.htm?div=1

蘇州:http://www.szzzb.gov.cn/NewsView/7582.html

無錫:http://www.wuxi.gov.cn/doc/2021/01/18/3168051.shtml


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