週報丨矽量子計算重新整理世界記錄；通用量子計算機出現新架構

光子盒研究院出品

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本週頭條

This week‘s headlines

量子測控的新紀錄：12分鐘內測量1024個量子位元

由倫敦大學學院和牛津大學的學者領導的英國量子計算初創公司Quantum Motion取得了對矽晶片上量子器件測量的世界紀錄。該公司已經能夠放置數千個量子點裝置，與在絕對零度以上不到十分之一度的溫度下執行的控制電子裝置整合在一起，並且所有裝置都在商業半導體代工廠製造的單個矽晶片上實現。這為使用現有矽製造工藝大規模生產量子晶片奠定了基礎。

Quantum Motion被稱為Bloomsbury的最新晶片是一款3x3 mm2的器件，由一級代工廠使用與標準電子晶片製造相同的大規模生產工藝製造。但與普通計算機晶片不同的是，Bloomsbury包含數千個量子點，可以將單個電子一個一個地載入到這些量子點中作為量子位元。該團隊展示瞭如何在12分鐘內測量1024個面積小於0。1 mm2的量子點，此類裝置的質量表徵方面取得了巨大飛躍。這些晶片是在一家基於Quantum Motion設計的商業代工廠製造的，採用300毫米晶圓生產工藝，可用於高產量和大批次晶片製造。與代工廠密切合作以實現這一令人印象深刻的結果是實現可擴充套件量子計算機的一個重要里程碑。

Quantum Motion的首席技術官John Morton評論說：“這一結果是我們IC工程師和量子物理學家真正跨學科的努力，並加速了量產量子晶片的開發。它展示了使用先進的矽鑄造工藝實現量子處理器的巨大潛力。”

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深圳量子研究院成立積體電路與電子學中心

為提升中國在量子計算等領域的科研攻關能力，經論證討論，中國量子研究院決定成立積體電路與電子學中心，掛靠量子計算方向。

積體電路與電子學中心已初步建立一支學科交叉、工程研發經驗豐富的高水平團隊，規劃建設了積體電路設計和低溫電子學平臺，面積255平米。中心聚焦量子計算等領域面臨的核心工程技術問題開展攻關，包括積體電路設計、測控系統開發和射頻/微波器件研發等。其中，在器件方面，中心將致力於解決“卡脖子”關鍵器件；在低溫電子學方面，中心計劃進行低溫積體電路設計；在測控系統方面，中心將推進研發支援大規模量子位元的通用測控系統，以及量子感測、先進儀器研發等領域的工程開發任務。

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德國投資2億歐元開發基於離子阱的量子計算機

德國航空航天中心（DLR）現在已與五個量子領域相關公司簽署了離子阱技術研究的合同，而作為DLR量子計算計劃的一部分，原型量子計算機將在四年內建立。

“作為其量子計算計劃的一部分，DLR正在授予五個專案的合同，目的是建立基於離子阱的量子位元。這項技術被認為很有前景，將透過有針對性的研究進行探索。這使我們更接近可程式設計高容錯的量子計算機，”DLR執行委員會主席Anke Kaysser-Pyzalla說。

本次合同總額為2。085億歐元。系統的發展將分幾個階段逐步進行。“到專案結束時，我們將擁有基於離子阱技術的量子計算機，至少有50個量子位元。同時，我們正在構建可以擴充套件到數千個量子位元的模組化系統，”DLR量子計算計劃負責人Robert Axmann提到，“我們創新中心的學術和經濟環境使其成為持續發展的理想之選。”未來，合作公司將能夠使用位於德國漢堡的DLR創新中心，一同面對量子計算的挑戰。

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奧地利科學家提出了一種通用量子計算機的新架構

提高量子計算機效能是一項重大挑戰。奧地利因斯布魯克大學的研究團隊於近期提出了一種通用量子計算機的新架構，用以克服效能限制，並可能很快成為下一代量子計算機的基礎。

因為量子資訊不能被複制，使它不能像經典計算機那樣被儲存在記憶體中。這個限制成為了構建強大的量子計算機的主要挑戰。基於2015年由理論物理學家Philipp Hauke等人提出的LHZ架構，該研究團隊將其減少到最低限度，以便儘可能高效地解決這些最佳化問題。

該架構中的物理量子位元不代表單個位元，而是編碼位元之間的相對協調。“這意味著並非所有的量子位元都必須相互互動，”因斯布魯克大學理論物理系Wolfgang Lechner教授解釋道。他和他的團隊現在已經證明，這種奇偶性概念也適用於通用量子計算機。新概念還有助於硬體高效的糾錯。因為量子系統對干擾非常敏感，所以量子計算機必須不斷地糾正錯誤。而團隊架構的模型採用兩階段糾錯操作，使用的硬體可以防止位元翻轉錯誤或相位錯誤，這對於無論是量子計算機還是經典計算機都是一種技術上的進步。

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哈佛和亞馬遜在量子通訊網路方面取得重要突破

在宣佈亞馬遜AWS量子網路中心和哈佛大學之間結成研究聯盟之後，哈佛和AWS科學家的聯合團隊於11月3日在《科學》雜誌上發表了一篇研究論文，討論了可以在更高溫度下執行的量子儲存器的生產，從而降低成本和提高了量子通訊網路的這一基本組成部分的可靠性。

哈佛和AWS科學家的聯合團隊使用領先的量子儲存平臺——金剛石晶體中的矽空位，發現瞭如何降低與溫度相關的退相干性。對於金剛石中的矽空位，退相干是由編碼量子位元的狀態與在接近-272。15攝氏度環境下開始出現在金剛石中的聲子之間的相互作用驅動的。利用金剛石晶格中的應變，團隊增加量子位元狀態之間躍遷的能量，使其僅與更高能量的聲子（出現在20開爾文）相互作用，確保甚至在4開爾文時也沒有熱聲子能夠驅動這種躍遷。團隊還展示了矽空位電子量子位元和在矽核自旋中編碼的量子位元之間的量子門，它對環境噪聲不太敏感。利用這些相互作用，展示了光、電子量子位元和核量子位元之間的高保真資訊交換。實驗結果表明，矽空位具有一次儲存和處理多個量子位元的能力，這是可擴充套件量子網路的關鍵要求之一。

這些進步為廣泛部署可靠的量子中繼器鋪平了道路，這將實現防竊聽通訊和對量子計算機的私人訪問。哈佛和AWS的研究人員繼續致力於提高量子位元主機材料的可用性和質量，提高中繼器硬體的可擴充套件性，並發展對網路和不同量子位元的理論理解，這些都是使這項技術公開可用所需的先決條件。

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新型3D量子加速度計將精度提高了50倍

長期以來，研究人員一直在開發量子加速度計以提高位置跟蹤的準確性。量子加速度計不是測量壓縮彈簧的質量，而是測量物質的波狀特性，該裝置使用鐳射來減緩和冷卻原子雲。在這種狀態下，原子的行為就像光波一樣，在它們移動時會產生干涉圖案。更多的鐳射誘導並測量這些模式如何變化以跟蹤裝置在空間中的位置。

法國國家科學研究中心的科研團隊於近期釋出在arXiv上的論文中，描述了一種量子加速度計，它使用鐳射和超冷銣原子以極高的精度測量三個維度的運動。這項研究將量子加速度計擴充套件到三維，可以在沒有GPS的情況下實現準確導航，並可靠地檢測地下有價值的礦物。

團隊研發的新型3D量子加速度計看起來像一個大約有膝上型電腦長度的金屬盒子。它使用沿三個空間軸的鐳射來操縱和測量被困在一個小玻璃盒中並幾乎冷卻到絕對零度的銣原子雲。與早期的量子加速度計一樣，這些鐳射器會在原子雲中產生漣漪，並解釋產生的干涉圖案以測量運動。為了提高穩定性和頻寬，新裝置將來自經典加速度計和量子加速度計的讀數結合在一個利用這兩種技術優勢的反饋迴路中。團隊測試後發現該系統的準確度是經典導航級感測器的50倍。在幾個小時內，由經典加速度計測量的裝置位置偏離了一公里，量子加速度計卻將其精確到20米以內。

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國盾量子及子公司入選新一批國家智慧財產權優勢企業名單

近日，國家智慧財產權局公佈了新一批國家智慧財產權優勢企業名單，國盾量子及子公司山東量子共同入選。

目前，國盾量子累計獲得智慧財產權667項，包括國內外授權專利362項，圍繞光源穩定控制、探測器高速精密控制、編碼調製、規模化組網、金鑰輸出控制等核心技術，對自主研發的量子通訊等相關產品形成了有效保護和多層次佈局。根據第三方統計，截至2021年底，國盾量子是全球量子通訊領域公開的同族專利數量最多的專利持有人。

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量子計算與模擬

Quantum computing & simulation

Quantinuum科研團隊找到了最佳化和自動化量子位元重用的新方法

Quantinuum的科學家們已經找到了一種重用量子位元的新方法，該方法可以最大限度地提高在具有有限數量量子位元的量子計算機上執行的程式的大小。研究團隊透過在20量子位元的Quantinuum H1-1量子處理器上實驗解決80量子位元的最大割（MaxCut）量子絕熱最佳化演算法（QAOA）問題。這種方法對於NISQ時代的演算法非常有利，同時，該公司的研究人員也希望它能隨著量子計算機獲得更多的量子位元並變得不那麼容易出錯而擴充套件。

新技術透過使用中間電路測量和重置將電路對映到其自身的壓縮版本，為編譯電路提供了一個自動化框架，以在更少的量子位元上執行。據團隊分享，當量子系統達到數千個量子位元時，這種技術仍然可行。它也與裝置無關，可以與任何機器上的任何電路一起使用。

“我們的主要動機是增加我們今天擁有的相對較小的量子計算機的實用性。但展望容錯量子計算的早期階段，我們將在某個時間點嘗試執行具有50個邏輯量子位元和極低錯誤率的電路，”Quantinuum的研究人員Michael Foss-Feig說，“到那時，我們將迫切需要邏輯量子位元來解決很多實際問題，因此這種方法在未來也將實現更強大的演算法。”

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QuEra在AWS上推出256量子位元模擬量子處理器

QuEra現在正在亞馬遜網路服務（AWS）上提供名為Aquila的256量子位元模擬量子處理器。這將是可透過公共雲供應商獲得的首批基於中性原子的處理器之一，將於每週提供三十小時的運算服務。該處理器可以使用AWS Braket SDK進行程式設計，很快QuEra自己的基於Julia程式語言的Bloqade軟體平臺也將支援Aquila。

QuEra的技術基於銣原子形成的量子態。它有許多優點，首先，由於使用了中性原子，所以裝置體積更小。其次，使用光鑷將原子放置在基底上，並且可以放入任何拓撲結構中。這可以允許終端使用者建立針對其特定問題定製的原子物理配置，併為配置問題提供了極高的靈活性。

QuEra認為，量子模擬模式可能能夠比基於門的機器更早地實現量子優勢，它可以用於最佳化量子化學模擬中的非常重要的問題。由於模擬模式以及Julia程式語言和Bloqade SDK對於一些已經在使用量子處理器的人來說可能是新技術，而Aquila是該型別的第一個公開可用的處理器，所以QuEra希望瞭解早期採用者如何使用這種型別的處理器，並將學到的任何經驗融入到未來的更新中，以使它們的應用更加廣泛。

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冷原子量子技術公司ColdQuanta完成1.1億美元的B輪融資

冷原子量子技術公司ColdQuanta於美國東部時間11月1日宣佈完成1。1億美元的B輪融資，將用於繼續將公司的產品組合商業化，包括量子計算、量子演算法和應用、原子鐘、感測器和元件。

摩托羅拉前董事長兼執行長Christopher Galvin已加入ColdQuanta董事會，成為ColdQuanta的投資者。他在將突破性研究從實驗室商業化到全球市場方面擁有數十年的經驗。他說，“ColdQuanta的核心技術在量子技術領域具有廣泛的應用。他們不僅在開發量子計算，還在推進量子技術、開發下一代原子鐘和射頻技術。與傳統的基於天線的接收器相比，這些技術具有顯著優勢。量子射頻感測器將成為通訊領域的一項變革性技術，而ColdQuanta正在引領技術潮流。”

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因斯布魯克大學僅使用單一測量設定就可以表徵大型量子計算機

表徵量子裝置的黃金標準是所謂的量子斷層掃描，它類似於醫學斷層掃描，可以從系統的一系列快照中繪製出量子系統的完整影象。在提供大量見解的同時，斷層掃描所需的測量次數迅速增加，每增加一個量子位元所需的測量次數就增加了三倍。由於執行所有這些測量需要大量時間，導致斷層掃描只能在具有少數量子位元裝置上進行。然而，量子計算機的最新發展已經成功地擴大了系統規模，遠遠超出了斷層掃描的能力，使其表徵成為一個亟待攻克的瓶頸。

由因斯布魯克大學實驗物理系Martin Ringbauer教授領導的物理學家團隊與來自林茨和悉尼的理論物理學家合作，現已開發並展示了一種用於表徵甚至是大規模量子系統的實用方法。該方法僅依靠單個測量設定，與系統大小無關，透過部分遠離量子計算機及其經典計算機固有的二進位制計算來實現的。

Martin Ringbauer強調：“這項工作中開發的所有構建塊都可以輕鬆應用於其他可以訪問更高維資訊載體的量子計算機架構。”

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本源量子獲金融科技大賽一等獎

近日，由清華大學金融科技研究院作為學術指導單位的“全球金融科技精英匯暨合肥濱湖金融小鎮首屆金融科技大賽”決賽圓滿落下帷幕。歷經初賽、複賽的角逐，最終本源量子獲得此次大賽的一等獎。

“全球金融科技精英匯暨合肥濱湖金融小鎮首屆金融科技大賽”由清華大學金融科技研究院作為學術指導單位，合肥興泰金融控股（集團）有限公司主辦，合肥濱湖金融小鎮管理有限公司、安徽省網際網路金融協會聯合承辦。本屆大賽亦是清華大學首次在安徽省落地如此高規格、廣覆蓋的金融科技行業賽事，以期助力打造立足安徽，輻射長三角的區域性金融科技創新社群。

https：//mp。weixin。qq。com/s/TOOYhzrA8sPXHoi2E-rdTA

華為公佈可降低量子位元串擾的超導量子晶片專利

據國家智慧財產權局中國專利公佈公告（申請公佈號：CN115271077A）顯示，華為技術有限公司於11月1日公佈“超導量子晶片”專利。

華為技術有限公司申請的專利名為“超導量子晶片”，專利摘要描述為：本發明實施例公開了一種超導量子晶片，包括耦合器和控制器；其中耦合器用於耦合第一超導位元電路和第二超導位元電路，耦合器的頻率響應曲線包括至少一個相位反轉點，所述相位反轉點包括頻率響應曲線的諧振點或極點；控制器用於調整所述耦合器的頻率響應曲線，使得所述第一超導位元電路的位元頻率和第二超導位元電路的位元頻率之間包含奇數個所述相位反轉點；並進一步調整所述相位反轉點的頻率，使得所述第一超導位元電路和第二超導位元電路的交叉共振效應的等效相互作用為零。據悉，本發明實施例降低了量子位元之間的串擾。

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解決100萬+變數的問題，D-Wave更新量子混合求解器

作為量子計算軟體、服務和系統的全球領導者，也是唯一一家同時製造退火和門控模型量子計算機的量子計算公司，D-Wave Quantum Inc。於11月3日宣佈了Leap量子云服務中約束二次模型（CQM）混合求解器的兩項關鍵更新。CQM混合求解器可以解決多達一百萬個變數和十萬個約束的實際商業規模最佳化問題。透過本次更新，企業可以進一步利用量子計算的力量來執行具有加權約束的二次最佳化問題，並受益於簡化問題制定的預求解技術。

更新後的CQM求解器使量子開發人員能夠更好地展示商業問題，使他們能夠更輕鬆、更準確地對無法透過經典計算邏輯滿足所有約束的問題進行建模。對加權約束的支援使開發人員能夠解鎖新用例並擴充套件現有用例在各個行業的適用性，例如能源、物流、航運和金融服務。除了支援加權約束之外，更新後的CQM求解器還引入了一組新的快速經典演算法，可減小問題的規模並允許將更大的模型提交給混合求解器。預求解技術消除了不必要的變數和約束，以實現更清晰的資料集，透過縮小問題集和簡化問題公式來產生更好的解決方案。這些技術現在自動應用於Leap中CQM求解器中的所有CQM問題，並且在Ocean SDK中也可應用。

D-Wave產品管理副總裁Murray Thom表示：“隨著當今越來越多的公司轉向量子計算來解決其日益複雜的業務挑戰，他們正在尋找快速有效地對問題進行編碼以加快解決進度的方法。我們CQM求解器的這些增強功能在很大程度上是由我們客戶的反饋推動的，旨在加速量子混合工作流程，並幫助公司更快地從量子計算中開發商業價值。”

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03

量子通訊與安全

Quantum Communication & Security

量子計算公司Zapata進入量子網路安全市場

Zapata Computing以其量子計算軟體而聞名，並發表了大量論文描述了他們為量子應用開發的新演算法。該公司擁有Orquestra量子經典工作流管理器，這使得開發應用程式、執行演算法和跟蹤資料變得更加容易。目前，Zapata已經進入了一個新市場，為希望開始實施抗量子通訊的最終客戶提供量子網路安全服務。儘管Shor演算法被用於破解金鑰交換的RSA加密演算法的威脅是眾所周知的，但在2018年，Zapata開發了一種潛在的啟發式演算法替代方案，他們稱之為變分量子分解。該方案能夠在NISQ處理器中僅用6，000個量子位元分解2048位數字。與估計在具有糾錯功能的量子處理器中實現Shor演算法所需的2000萬個量子位元相比，這將是一個很大的改進。儘管變分量子分解演算法尚未在更大規模上得到證明，但Zapata認為，它可能會加速RSA程式碼被破解的時間，使其遠遠少於大多數量子研究人員估計的10-15年。

為了幫助終端使用者，Zapata推出了一項服務產品，以幫助客戶實現量子彈性。他們的量子彈性解決方案由評估、測試和驗證三部分組成，這將幫助客戶準備和驗證其抗量子活動。Zapata實際上不會自己實現程式碼升級，但會與顧問、終端使用者或其他可能更熟悉終端使用者經典計算基礎設施的IT服務提供商合作，而Zapata提供的技術可能對這些共同實施者有很大幫助。

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PQShield和Riscure合作進行後量子密碼SCA驗證

隨著量子威脅在全球安全議程中佔據重要位置，各國政府及其合作伙伴計劃通過後量子密碼（PQC）向抗量子過渡，美國國家標準與技術研究院（NIST）宣佈了後量子密碼標準草案。作為全球安全諮詢實驗室和邊通道分析（SCA）領域的市場領導者，Riscure已與專門從事後量子密碼學的網路安全公司PQShield合作，一同評估PQShield的SCA測試和驗證流程。

PQShield為硬體、軟體和通訊開發了許多量子就緒的加密解決方案，並且是NIST後量子標準化專案的主要貢獻者。Riscure則提供評估和驗證服務，以加強產品和元件的安全性，包括硬體加密引擎、大型SoC、引導ROM、安全增強的軟體應用程式和可信執行環境。該公司還提供安全工具和培訓，以幫助公司提高其開發團隊的安全知識和專業知識。透過這個合作專案，兩家公司將評估PQShield的SCA測試流程。他們還將分享有關後量子密碼及其對側通道攻擊的影響的知識，促進對如何透過強大的驗證和對策來保護新的量子安全演算法的理解。

Riscure的執行長兼創始人Marc Witteman評論說：“我們看到，透過PQC保護敏感資料的企業和政府的興趣激增。我們期待與PQC軟體和硬體協同設計方面的專家PQShield一起工作，透過教育和與行業分享實踐經驗。透過這次合作，我們還旨在為行業提供強大的抗量子側通道分析，並將PQC整合到我們的領先工具中，從而幫助所有主要企業和政府減輕量子威脅。”

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臭氧鏈宣稱是世界上第一個抗量子區塊鏈

臭氧鏈（Ozone Chain）宣佈，它是世界上第一個在其設計中集成了前沿量子安全技術的抗量子區塊鏈，為關鍵任務領域開發安全、可擴充套件且使用者友好的應用程式。同時也是唯一一個透過TUV Rheinland和NIST測試的抗量子區塊鏈。測試網由行業領先的審計公司Cyberscope啟動和審計。臭氧鏈測試網和臭氧掃描（區塊瀏覽器）已上線並正在執行。

建立抵禦未來威脅的能力是確保區塊鏈和加密貨幣經濟重要組成部分保持繁榮的關鍵。考慮到當前更為緊迫的問題，為保護中長期風險而進行的投資在某種程度上很自然地被忽視，而且成本似乎無法立即證明是合理的。通常需要一些不良事件來刺激必要的主動措施。

雖然區塊鏈技術以提供數字貨幣和資產經濟執行的去信任系統而自豪，但底層安全機制仍然依賴於經典的加密過程，因此需要對它們有一定程度的信任。臭氧鏈已將量子力學特性同化到其系統中，從而消除了區塊鏈中安全子系統的可信任元件，並雄心勃勃地向真正的去信任區塊鏈遷移。

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04

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Quantum precision measurements

量子精密測量

近日，由塔爾圖大學實驗物理學家Marta Berholts領導的一個團隊創造了一種非常不同型別的“量子手錶”，即不需要初始的時間零點作為參考點來進行時間測量。該團隊透過向氦原子發射鐳射，直到它們達到具有特殊性質的興奮裡德堡狀態來建立這種量子手錶。裡德堡狀態下不可預測的特徵被稱為“波包”，由圍繞原子執行的激發電子產生。噹噹多個裡德伯原子的波包相互作用時，會出現類似於池塘中碰撞漣漪的波濤洶湧的水域的“指紋”。這些模式被稱為準唯一節拍特徵（QUBS），可以用作測量波資料包彼此演變的時間戳。

透過探索“指紋”，量子領域在極小尺度上控制著宇宙。這種新技術與我們熟知的計時方式不同，因為它沒有錨定在標記記錄週期開始的“時間零”上。因為獲取時間指紋的概念，避免了測量時間零的需要，該團隊強調這是手錶，而不是時鐘，因為“時鐘需要跟蹤時間，而手錶只是提供時間”。這款手錶測量時間持續81皮秒（一皮秒等於萬億分之一秒），誤差小於8飛秒（一分秒等於一千萬億分之一秒）。

“量子手錶提供了一個代表特定時間的指紋，因此只需要在啟動和讀出時間時進行互動，”Berholts解釋說，“所有其他裝置都需要跟蹤時間。這種區別來自於這樣一個事實，即量子手錶與所有其他時鐘不同，以不同的維度測量時間。”

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量子精密測量

日本貿易企業住友公司計劃將“量子感測器”推向日本市場。該技術由美國初創公司ColdQuanta開發，預計將在不依賴GPS的情況下提供極其準確的位置資料。

理論上，量子感測器的測量精度是傳統感測器的1000倍，該技術有望提供精確到幾釐米的位置資訊，這將有利於在沒有GPS訊號的區域進行自動駕駛。住友預計該技術也將在國家安全領域得到應用，並希望將該技術出售給公共和私營部門。

量子感測器是下一代感測器，它利用了量子力學的特性，這些特性使感測器幾乎不受到重力、加速度和無線電波的影響。量子感測器可以透過觀察量子態的變化來計算物體的精確位置，傳統的感測器使用比量子粒子大得多的元素，例如石英。感測元件越小，感測器越精確。專家表示，量子感測器由於其結構更簡單，極有可能將更快地商業化。

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誤差僅8000萬億分之一秒，科學家發明了一種“量子手錶”

對量子工程的研究可能會在感測器技術方面取得許多重大進展，但其中的光學損耗和訊號噪聲一直阻礙著實際應用的研究。美國科羅拉多大學博爾德分校的光學和光子學研究小組及其合作伙伴在實驗構建的光纖中糾纏增強感測的現實模型中，預測並展示了基於光纖的量子增強遙感和在探測方面有重大意義的感光材料。

該小組在Alfred和Betty的領導下，電氣、計算機和能源工程系的Juliet Gopinath教授模擬了Mach-Zehnder干涉儀的內部損耗、外部相位噪聲和低效率，同時使用了實用的光纖源從雙模壓縮真空中創造了Holland-Burnett糾纏態。這顯著降低了內部損耗和相位噪聲的限制，並展示了基於量子的靈敏度方法的潛在收益。

該小組透過實驗發現，雙模壓縮真空源提供的光子通量是同類糾纏源的25倍，並預測相位靈敏度可能會相比散粒噪聲限制增加28%。雖然之前已經有研究團隊對經典和量子版本感測器中的相位噪聲和光學損耗的影響進行了建模，但Gopinath小組的工作是將兩者整合到一個模型中，是全新的思路。

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ColdQuanta量子感測器進入日本市場

研究人員實現了光纖中的糾纏增強感測

Core Equipments

05

中國科學技術大學王亮教授和韓正甫教授課題組研發的InGaAs單行載流子探測器晶片取得重大進展。該研究團隊透過設計最佳化表面等離激元結構，開發成功低暗計數、高響應度、高頻寬的單行載流子探測器晶片，為近紅外探測器效能提升提供了開創性的方法，相關研究成果發表在電子工程技術領域的知名期刊ACS Applied Electrical上。

研究團隊透過調整MOCVD的溫度、V/III比、摻雜濃度等生長引數實現低缺陷密度和高摻雜精度的外延結構生長。在單行載流子器件結構的基礎上提出並設計了新型的表面等離激元增強單行載流子探測器，利用光在金屬表面的局域表面等離激元效應，增強吸收區對於光訊號的吸收。研究團隊的所製造的器件具有0。12A/W的高響應度，在-3 V偏壓下具有2。52 nA的暗電流，當晶片結區面積小於100 μm2時3dB頻寬超過40 GHz。相比於同類器件，響應度增強了147%，具備更高的信噪比，為高速光網際網路絡提供優質國產化晶片。

http：//news。ustc。edu。cn/info/1055/80961。htm

05

在德國巴伐利亞州經濟事務部資助的DigiQuant專案框架下，TOPTICA、艾邁斯歐司朗和弗勞恩霍夫積體電路研究所IIS（Fraunhofer IIS）將共同合作開發基於二極體的鐳射技術，以推進量子光學領域。該聯合專案支援量子計算機的市場推廣。

在該專案中，艾邁斯歐司朗將開發鐳射二極體，該二極體適用於TOPTICA的光子波導和數字控制電子裝置的混合整合。Fraunhofer IIS和TOPTICA將研究積體電路中電子產品的小型化。這項工作旨在實現來自不同製造商的任何材料類別二極體的數字化操作。小型化和數字化子系統將在量子計算機應用和工業應用這兩個不同的應用中進行測試，，用手持掃描器即可讀出數字程式碼。

https：//www。quantumchina。com/newsinfo/4569132。html？templateId=520429

核心器件

由於其非凡的強度，石墨烯如今被用於增強網球拍、汽車輪胎或飛機機翼等產品。但它也是基礎研究的一個有趣主題，尤其是雙層石墨烯晶體，其中兩個原子層相對於彼此略微旋轉，對研究人員來說特別有趣。由蘇黎世聯邦理工學院固態物理實驗室的Klaus Ensslin和Thomas Ihn領導的一組研究人員能夠證明扭曲的石墨烯可用於製造約瑟夫森結，而這是超導器件的基本組成部分。

基於這項工作，研究人員現在能夠從扭曲的石墨烯中製造出第一個超導量子干涉裝置或SQUID，以證明超導準粒子的干涉。傳統的SQUID已經被用於醫學、地質學和考古學等領域。用其製作的敏感感測器甚至能夠測量磁場的最小變化。然而，SQUID只能與超導材料一起工作，因此它們在執行時需要用液氦或液氮冷卻。

在量子技術中，SQUID可以承載量子位元，也就是說，可以用來作為執行量子操作的元素。SQUID對於超導性的重要性就像電晶體對於半導體技術，而這也將為超導研究帶來新的可能性。

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核心器件

中國科大取得高效能InGaAs單行載流子探測器晶片重大進展

Strategy & Policy

TOPTICA牽頭，德國企業合作開發量子光源

來自明斯特大學的初創公司Pixel Photonics被選為DLR投資1400萬歐元開發合同的分包商，Pixel Photonics將在該合同的支援下與量子計算初創公司QuiX合作。該專案為期四年，目標是開發至少具有64個量子位元的光量子計算機。

Pixel Photonics將提供高效能單光子探測器，這在實現基於光子的量子計算機方面發揮著決定性作用。有了這份非常重要的行業合同，Pixel Photonics可以加快其用於量子計算、顯微鏡和量子通訊的可擴充套件WI-SNSPD技術的商業化程序。

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新型量子元件，科學家證明扭曲的石墨烯可用於製造約瑟夫森結

日本富士通株式會社於近期宣佈，富士通臺灣有限公司將加入臺灣“量子國家隊”，自2022年11月1日起，向臺灣中原大學成立的數字退火量子資訊中心提供富士通的量子啟發數字退火技術。

該專案預計將在2022年至2026年期間獲得臺灣政府80億臺幣（約合2。5億美元）的投資，與產界、政府和學術界密切合作，促進量子科學技術的研發。在該專案的支援下，中原大學成立了數字退火量子資訊中心，開展了一項為期五年的研究專案，名為“量子計算在最佳化和金融中的應用”。而富士通臺灣公司將透過在雲上提供富士通的量子啟發數字退火機來支援專案研發。

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06

量子計算機雖然在某些任務中可能非常強大，但仍需要傳統經典計算機的監督。

芬蘭作為世界上為數不多的將量子計算機和超級計算機連線起來的國家之一，其第一臺量子計算機由芬蘭VTT技術研究中心託管的5量子位元HELMI於2021年投入執行。由CSC託管在歐洲最環保的HPC設施中的LUMI超級計算機也於2021年開始執行。

芬蘭此次將HELMI和LUMI成功連線，為量子計算機和傳統高效能計算機協同工作的未來鋪平了道路，解決了那些雙方都無法單獨解決的最困難的問題。將HELMI與LUMI整合可實現混合計算專案，並促進所需量子演算法和軟體的開發，進一步瞭解這項技術在解決現實世界用例方面的潛力。

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戰略政策

美國亞利桑那州立大學啟動了量子合作組織（Quantum Collaborative），這是一項21世紀的重大倡議，旨在透過先進量子技術的新發現和應用對社會和美國經濟產生深遠影響。亞利桑那州立大學知識企業執行副總裁Sally C。 Morton說：“亞利桑那州立大學知識企業聯合的一個關鍵目標是從根本上改變世界解決問題的方式，量子技術擁有實現這一目標的獨特承諾，我很高興看到我們可以與量子協作的合作伙伴一起實現一些實際應用。”

量子合作的達成需要各方的共同努力，由公司、學術機構、初創公司和倡議組成的社群共同構成，在多個戰略領域進行合作，以在新興的量子技術領域實現漸進式進步，併為未來的量子勞動力做好培訓和教育準備。此次量子合作組織的創始行業合作伙伴包括：Quantinuum、Google Quantum AI、SandboxAQ和CR8DL等企業以及普渡大學和弗吉尼亞理工大學等院校。

量子協作組織透過在適當的情況下調整研發工作來解決量子科研領域的孤島效應，以建立知識交流的聯合舉措和機制。此外，透過建立認證、技能提升機會和修改學位課程，該合作將為量子經濟建立強大的人才管道。

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德國撥款1400萬歐元開發64位元光量子計算機

日本沖繩科學技術研究所（OIST）作為合作機構加入了“透過量子軟體和HPC/模擬技術共同建立的可持續人工智慧研究中心”（簡稱“可持續量子人工智慧研究中心”）專案。該專案由代表機構東京大學與包括OIST在內的24所參與大學和公司合作提出，於近期被日本科學技術廳（JST）選為產學合作開放創新平臺（COI-NEXT）計劃的一部分，其量子技術領域被指定為政策重點區域。

來自OIST的三名研究人員，包括量子資訊科學與技術部的Kae Nemoto教授、量子系統部的Thomas Busch教授和Thomas Fogarty研究院將加入該專案。他們的研究將解決並量子領域的難題促進量子機器學習、量子模擬和量子最佳化的發展。

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日本富士通加入臺灣“量子國家隊”

科羅拉多大學博爾德分校（CU Boulder）的CUbit量子倡議（CUbitQuantum Initiative）宣佈洛克希德馬丁公司成為成為CUbit創新合作伙伴。洛克希德馬丁公司將與Atom Computing、ColdQuanta、Maybell Quantum、Meadowlark Optics、Octave Photonics、SPIE和Vescent等機構一起參與CUbit的合作伙伴計劃。

這種研究聯盟關係代表了長期、廣泛的量子研究合作關係的最新延伸。本次量子合作建立在CU Boulder的基礎量子感測研究之上，該研究擁有國家量子倡議法案的大學量子中心之一。首先，洛克希德馬丁公司贊助了兩個由CU Boulder研究人員領導的專案。一個專注於將光鑷與量子科學和資訊處理方面的成熟能力與量子模擬相結合。另一個專案旨在設計多體量子態，以使下一代干涉儀的效能優於傳統系統。

CUbit合作伙伴關係是對技術領域的一項重要投資，將進一步提升洛克希德馬丁公司的戰略能力。而CUbit合作計劃將透過新的創新合作伙伴和一系列額外的合作機會進行擴充套件，提高生產力和作為量子研究和教育領域的國家領導者的聲譽，同時進一步鞏固科羅拉多州前沿作為全球量子卓越中心的地位。

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芬蘭成功將量子計算機與超級計算機LUMI整合

愛爾蘭都柏林三一學院物理學院的Mark Mitchison教授和英國牛津大學工程科學系的Natalia Ares教授獲得了價值290萬歐元的歐盟量子技術旗艦研究資助。這筆贈款將資助Aspects聯盟，該聯盟彙集了歐洲領先的實驗和理論物理學家，其共同目標是發現精確測量所需的能量資源。

參與ASPECTS專案的研究人員將透過構建具有超導電路和記錄其輸出波動的機電裝置的新型量子機器來進行研究，這將使團隊能夠理解小型量子系統中精度和效率之間的權衡。這項艱鉅的任務將需要最先進的量子裝置控制技術。

該專案的關鍵里程碑主要有三點：

1。透過構建自主量子鍾和測量量子域計時的能量成本，探索量子鐘的極限熱力學極限；

2。測量量子位元讀出的熱力學成本；

3。實現量子熱力學精度優勢的首次原理驗證演示。

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谷歌加入，亞利桑那州立大學啟動新的量子研究合作

來自大學、澳大利亞聯邦科學與工業研究組織CSIRO和初創公司的100多名量子軟體專家組成了一個聯盟，以使澳大利亞保持在量子新興行業的最前沿，澳大利亞政府承諾支援量子領域的開發和並將盡其所能留住人才。

澳大利亞量子軟體網路（AQSN）於本週在悉尼科技大學啟動，彙集了九所大學和兩家澳大利亞量子軟體初創公司Q-CTRL和Eigensystems的30個學術團體的10名成員的專業知識。新小組的成立是為了迎接第一個澳大利亞國家量子戰略，新的聯邦政府承諾在投資下降削弱澳大利亞早期量子研究優勢後透過共同投資支援該行業。

該聯盟主要成員有：悉尼科技大學、悉尼大學、新南威爾士大學、昆士蘭大學、量子教育初創公司Eigensystems、谷歌人工智慧和日本沖繩科學技術研究所等。

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日本成立可持續量子人工智慧研究中心

洛克希德馬丁公司加入科羅拉多大學CUbit量子倡議

Basic Research

都柏林三一學院、牛津大學加入歐盟量子技術旗艦專案

由昆士蘭大學理論物理學家Joshua Foo領導的團隊，運用計算模型證實了黑洞奇異的量子特性。研究團隊開發了一個數學框架，使實驗能夠將一個粒子“放置”在理論上的質量疊加黑洞之外。該質量被專門研究，用來當做黑洞的定義特徵，而且量子黑洞本身帶有質量疊加是合理的。

研究聯合主管Magdalena Zych博士認為，這項研究實際上強化了量子物理學先驅提出的猜想。她說：“我們的工作表明，為黑洞熱力學的基礎做出了根本性貢獻的理論物理學家Jacob Bekenstein的早期理論是可行的。他假設黑洞只能具有特定值的質量，也就是說，它們必須落在特定的波段或比率內，這就是原子能級的工作原理。而我們的模型表明，這些疊加的質量實際上處於某些確定的波段或比率中——正如Bekenstein所預測的那樣。”

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澳大利亞成立量子軟體聯盟

來自奧地利因斯布魯克大學的量子物理學家團隊建立了一種觀察偶極量子氣體渦旋的新方法。這些量子漩渦被認為是超流體的表現，即量子氣體的無摩擦流動，並且現已在偶極氣體中首次透過實驗檢測到。同時在許多量子氣體中，已經證明了這種量子化的渦旋。

因斯布魯克大學實驗物理系和量子光學與量子資訊研究所的Francesca Ferlaino表明，這樣的漩渦清楚地表明瞭量子氣體的無摩擦流動，也正是所謂的超流體。Ferlaino和她的團隊正在研究由強磁性元素製成的量子氣體。目前還無法證明量子渦旋存在於這種原子高度連線的偶極量子氣體中，但科學家們開利用鏑的量子氣體的方向性開發了一種新方法來攪拌氣體。實驗將磁場施加到量子氣體上，使這種最初呈圓形、煎餅狀的氣體由於磁致伸縮而變成橢圓形變形。該方法將用於研究超固態中的超流體，其中量子物質同時為固態和液態。

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07

07

Education&Talents

基礎研究

加州大學洛杉磯分校物理學副教授Wesley Campbell被任命為2022年摩爾基金會實驗物理研究員。他將在未來五年內從戈登和貝蒂摩爾基金會獲得125萬美元，用於研發量子官能團，定製分子片段，將原子的量子行為引導成可預測的模式。該技術的成功發展將可以使量子計算機規模更小、能耗更低、推廣更普遍。

Campbell教授的專案試圖穩定一個官能團中的量子行為型別，這稱為光學迴圈躍遷，其中受鐳射刺激的原子發射光子，然後衰減到基態。光迴圈躍遷以多種方式被應用於量子資訊處理，但一旦與分子中的其他原子結合，迴圈行為通常會停止。

摩爾基金會實驗物理研究員獎為科學家提供了在獲得終身教職後進行潛在變革性研究的機會，而這筆資金使物理學家能夠專注於他們的研究並與基金會建立對研究起推動作用的合作關係。

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基礎研究

昆士蘭大學揭示了黑洞的量子特性

Conference

科學家在偶極氣體中首次透過實驗檢測到量子漩渦

作為量子領域領導者的首要年度盛會，Optica量子產業峰會將於2022年11月8日至9日在法國聖日耳曼昂萊的iXblue舉行。此次峰會將以小組演講、面對面交流以及外部公司參觀為主要方式。

該活動將討論預計正規化轉變的四個主要應用領域：量子通訊、量子感測、量子計算和量子成像。其中主要包含五個部分：光子量子計算；離子和超導體的量子計算；量子感測；量子金鑰分發和量子網際網路；量子器件和其他系統。

Optica（前身為OSA）是致力於促進量子領域知識的產生、應用、歸檔和傳播的協會。它成立於1916年，是科學家、工程師、商業專業人士、學生和其他對光科學感興趣的人的領導組織。

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08

近年來，計算機科學中很少有領域引起人工智慧和量子計算的關注。這些技術經常被討論，但經常被誤解。從業人員該如何確定什麼資訊是真實的，什麼資訊是誇大其詞的炒作呢？

麻省理工學院的計算機科學與人工智慧實驗室和麻省理工學院的量子工程中心正在聯手人工智慧和量子領域的領導者，討論如今所知道的關於量子計算、人工智慧的承諾和實際現實、以及它們將如何影響經濟和世界。並將於11月14日舉辦題為“融合：人工智慧和量子的承諾和現實”的會議。

該會議為期一天，對於那些想要了解量子研究的現狀並利用量子和人工智慧的力量的人來說是必不可少的。參會者將與麻省理工學院的團隊以線上形式進行面對面的交流。

以下是參會地址：

https：//www。eventbrite。com/e/convergence-the-promise-and-reality-of-ai-quantum-tickets-412863765637

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08

量子資訊科學與工程領域的專家將於11月14日至15日齊聚芝加哥，分享他們在這一發展領域前沿的見解和經驗。由芝加哥量子交易所主辦的第五屆年度芝加哥量子峰會將召集量子資訊科學與工程領域的學術、政府和行業領袖。峰會的演講者來自大學、國家實驗室、財富500強和初創公司，代表了量子生態系統不斷擴大的廣度，同時也將早期職業研究人員視為該領域的未來領導者。

本次為期兩天的活動將在芝加哥大學的大衛魯賓斯坦論壇舉行，與會者將聽取來自行業和政府的主要演講者的發言，包括SandboxAQ產品副總裁Nadia Carlsten、美國國家科學基金會數學和物理科學理事會助理主任Sean L。 Jones、英特爾量子和分子技術總監Anne Matsuura、摩根大通公司董事總經理、傑出工程師和全球技術應用研究負責人Marco Pistoia、美國能源部科學與創新部副部長Geraldine Richmond、國防部長辦公室專案主任Jean-Luc Cambier以及Amazon Web Services的量子技術總監Simone Severini。

SandboxAQ產品副總裁兼主題演講者Nadia Carlsten表示：“讓專家們在這個論壇上分享量子研究、量子計算和量子網路方面的知識，對於推動該領域的發展和成熟所有量子技術非常寶貴。我期待今年的芝加哥量子峰會，並將分享與客戶合作採用早期量子技術的觀點。”

本次峰會節目包括公共活動和網路直播，註冊網址為：

https：//chicagoquantum。org/events/2022-chicago-quantum-summit-agenda

https：//www。quantumchina。com/newsinfo/4583936。html？templateId=520429