周报丨哈佛实现创纪录的289量子比特；量子隧穿可以将AI能效提高100倍

光子盒研究院出品

哈佛大学利用289量子比特展示了优化问题中的量子加速

哈佛大学与QuEra Computing、麻省理工学院、因斯布鲁克大学和其他机构合作展示了中性原子量子处理器在解决实际使用问题方面的突破性应用。由哈佛大学的Mikhail Lukin教授和Markus Greiner教授以及麻省理工学院的Vladan Vuletic教授领导的课题“使用里德堡原子阵列的最大独立集的量子优化”于 2022 年5月5日发表在《科学》杂志上。

他们不仅在真正的量子计算机上部署了高效量子优化的首次实现，而且还展示了前所未有的量子硬件能力。此次实验使用的量子处理器拥有289个（17×17阵列）量子比特，打破了此前该团队保持的256个量子比特的记录。

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量子隧穿存储器可以将 AI 能效提高 100 倍

美国圣路易斯华盛顿大学的电气和系统工程教授 Shantanu Chakrabartty 和他的两位同事撰写了一篇在《自然》杂志发表的论文，解释了他们如何利用电子的自然特性来减少用于训练机器学习模型的能量。

该项目让研究人员试图建立一个记忆中学习的突触阵列，该阵列具有动态而不是静态运行的数字突触，这样它们在改变状态时只需要能量，而不是维持状态。为了测试他们的概念，该团队构建了具有能量屏障的 CMOS 电路。

Chakrabartty和他的团队开发的模型通过使用 Fowler-Nordheim 动态模拟存储器(FN-DAM)创建了更有效的突触。这些屏障足够强大，即使断电，电子仍然无法逃脱。以一种使屏障改变状态的方式重新供应能量，并且被困在突触中的电子在它们的旅程中通过隧穿离开。

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科学家发现了基于中性原子的新型量子比特

两个独立的团队表明，中性镱171原子可以被捕获并用于量子信息处理，使基于该平台的量子计算机更接近现实。

普林斯顿大学物理学家Jeff Thompson和他的同事，以及科罗拉多大学博尔德分校实验天体物理联合研究所的Adam Kaufman和他的同事，已经展示了一种用于中性原子量子计算机的新型量子比特。量子比特的特性使其能够稳健地存储和操纵量子信息。

Thompson、Kaufman和他们各自的团队都表明镱171原子可以使用光镊冷却和捕获，并且原子核自旋镱171原子可以使用光学或射频场进行初始化、操作和测量。此外，Kaufma的小组证明了一个10×10的原子晶格可以快速加载镱171原子，几乎没有缺陷，然后冷却到几乎绝对零以进行高保真量子比特操作。与此同时，Thompson的团队演示了使用相邻的成对的双量子比特门操作镱171原子。

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阿贡国家实验室开发了一个新的量子比特平台

由美国能源部 (DOE) 阿贡国家实验室领导的一个团队宣布创建一个新的量子比特平台，该平台通过在非常低的温度下将氖气冷冻成固体，用来捕获电子。该系统有着巨大的前景，可以发展成为未来量子计算机的理想构建块。该团队在一篇题为“固体氖上的单电子作为固态量子比特平台”的《自然》杂志中发表了他们的发现。

该团队选择在真空中的超纯固体氖表面上捕获电子，他们的量子比特平台的其中一个关键组件是一个由超导体制成的芯片级微波谐振器。它集中了量子比特和微波信号之间的相互作用，因此可以通过测量来判断量子比特的工作情况。

通过这个平台，该团队第一次实现了近真空环境中的单个电子与谐振器中的单个微波光子之间的强耦合。该团队在稀释制冷机中测试了该平台。实验表明，通过优化，新的量子比特已经可以在叠加状态下停留220纳秒，而且运行速度非常快，只有几纳秒。

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费米实验室开发了高性能紧凑型量子计算控制系统

由美国能源部费米国家加速器实验室的工程师开发的一种新的控制和读出电子系统，称为量子仪器控制套件或QICK，已被证明可以显着提高量子计算机性能，同时降低控制设备的成本。

由高级首席工程师 Gustavo Cancelo 领导的费米实验室工程师团队与芝加哥大学合作开发了更快、更具成本效益的控制系统，其目标是创建和测试基于现场可编程门阵列 (FPGA) 的控制器量子计算实验。

新系统易于扩展。频率复用量子比特控制，类似于通过同一条电缆发送多个电话对话，将允许单个射频板控制多达 80 个量子比特。由于它们的体积小，几十块板可以连接在一起并同步到同一个时钟，作为大型量子计算机的一部分。

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中国科大计算机学院发布2022届量子计算人才培养计划申请通知

本活动由中国科学技术大学LINKE实验室及中科院无线光电通信重点实验室的量子计算团队主办，联合中科院计算所、中科院软件所、悉尼科技大学、华为技术有限公司等国内外量子计算领域知名研究机构的同行专家共同组织与实施。

具体内容包括：进行基础知识强化训练，学习开展量子计算研究所需要的相关基础知识，或者参加量子计算平台的项目开发。加入科研小组，针对某一具体的主题进行深入的学习研究，研读相关学术论文，探索研究前沿科学问题，通过一定积累以此主题完成本科毕业论文。在研究小组坚持学习的优秀同学，将享有同等条件下优先进入本实验室深造的机会，或推荐至国内外其它量子计算研究团队进行深造。

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NIST后量子密码遴选决赛入围算法再遭挑战

继今年2月，晋级NIST后量子密码决赛第三轮的Rainbow算法在其某个参数设置下被笔记本电脑成功破解后，4月，3款基于LWE的NIST后量子密码终轮入围算法被曝再遭挑战！

2022年4月，以色列军方发布了一篇量子安全方面技术报告，名为“关于错误学习（LWE）问题的安全性报告：改进的双格攻击方法”。基于格的PQC中，许多被业内认可的密钥交换和签名方案都是基于错误学习（LWE）问题和模学习（LWR）问题及其代数变体的，包括NIST（美国国家标准与技术研究院）耗时数年的PQC标准筛选过程6个决赛入围者中的3个。而针对这类问题已知最有效的密码破解方法就是原始格攻击（Primal Lattice Attack）和双格攻击（Dual Lattice Attack），其中双格攻击方法原来被认为不太实用。这篇报告对双格攻击的算法进行了一些改进，使其超过了原格攻击方法的效率。这些改进包括枚举出更多的秘密点坐标；使用性能提升的基于快速傅里叶变换（FFT）的识别器；以及更有效的实现在RAM模型中进行的格筛操作，从而减少随机乘积码解码的门计数（gate-count）和运行更少的内积计算。报告证明，结合这些改进的双格攻击方法能显著降低上述3个NIST标准入选算法Kyber、Saber和Dilithium的安全级别，使其低于NIST规定的阈值。

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北约发起新倡议，将量子技术列为优先事项

军事联盟北约将发起一项新倡议，旨在应对对手的技术优势，新倡议将专注于被确定为优先事项的新兴和颠覆性技术，包括人工智能、大数据处理、量子技术、生物技术、自主性、新型材料和太空。

此前，盟国外交部长批准了北大西洋国防创新加速器 (DIANA) 的章程。根据北约的一份声明，DIANA 将使国防人员能够与该联盟的科学研究人员、技术公司和初创企业合作，以应对关键的国防和安全挑战。参与者还将访问位于成员国周围的加速器站点和测试中心网络。

成员国领导人已同意 DIANA 将设立两个地区办事处，一个在欧洲，另一个在北美。几个北约盟国也同意建立一个多主权风险投资基金，将向符合军事联盟战略目标的早期初创企业和其他深科技基金投资高达 10 亿欧元（合 10.8 亿美元）。

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拜登签署两项总统政令，加快推动量子信息科学

5月4日，美国总统乔·拜登签署了两项“总统指令”，第一项是《关于加强国家量子计划咨询委员会的行政命令》，旨在加强国家量子倡议咨询委员会的行政命令。该委员会是政府量子信息科学与技术的独立专家咨询机构。该命令把咨询委员会直接置于白宫的权力之下，帮助确保总统和其他关键决策者能够获得最新信息。

拜登还签署了《关于促进美国在量子计算方面的领导地位同时减少对脆弱的密码系统的风险的国家安全备忘录》，以推动美国量子信息技术的发展，并制定了应对量子计算机对美国的网络安全构成的风险的计划。这些措施为美国降低量子计算机对美国国家和经济安全构成的风险。

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日本首相禁止向俄出口量子计算机

当地时间5月5日，日本首相岸田文雄宣布，将同七国集团联合加强对俄制裁，并决定追加对约140名俄罗斯公民实施个人资产冻结。同时将禁止向其出口的俄罗斯军事团体增加至70多个，此外还公布了禁止向俄出口量子计算机等尖端物品的制裁措施。

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荷兰研究委员会为量子材料研究提供2150万欧元资金

作为其万有引力计划的一部分，荷兰研究委员会 (NWO) 已向荷兰的七个学术团体提供了总计 1.427 亿欧元的资助。这笔资金使他们能够进行十年的顶级大学研究和多学科合作。其中获得资助的一个项目是“量子时代材料(Qumat)”。

Qumat将获得 2150 万欧元用于开发具有稳定相干量子态的原型材料。这些将使经典计算变得更强大，同时更节能。此外，在负担得起的条件下保持一致的稳健量子态将允许升级强大的量子计算。该团体由乌特勒支大学牵头，还包括代尔夫特理工大学、埃因霍温理工大学、格罗宁根大学、奈梅亨大学和特文特大学。

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Aliro Quantum 联合创始人兼首席技术官 Prineha Narang 博士将在美国国防情报局未来技术研讨会上发言

5月4日，量子网络公司Aliro Quantum宣布，联合创始人兼首席技术官Prineha Narang 博士已邀请在美国国防情报局(DIA)的未来技术研讨会上发言。由 DIA 首席信息办公室和首席技术办公室主办的为期两天的线上活动将于2022年5月 11 日至 12 日举行。

Narang 博士将参加由国防情报局首席信息官办公室首席技术官Ramesh Menon主持的量子计算小组讨论，他负责技术和战略规划、实验和新兴技术解决方案架构。参加小组讨论的还有美国国家安全局抗量子密码学高级主题专家William Layton博士和太平洋海军信息战中心 (NIWC) 低温电子和量子研究部门负责人Joanna Ptasinski博士。

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乔治梅森大学将与企业合作开展 K12 量子人才发展项目

由乔治梅森大学量子科学与工程中心运营的 K12 量子人才发展项目获得了 3.5 万亿美元的众议院拨款法案中的 65万美元，并将作为费尔法克斯和劳登县公立学校量子物理课程的试点。该计划的目的是激励下一代学生追求该领域，同时在北弗吉尼亚州培养多元化的量子人才。

联邦资金将为有需求的中学生提供量子实习和与该领域职业相关的经验，支持教师的体验式学习和专业发展，并开始为费尔法克斯和劳登县公立学校开发一些首批高中量子课程。

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多伦多大学量子研究人员被授予 2022 年古根海姆奖

由于量子凝聚态物质、摔跤文化史和行星系统形成的研究项目，多伦多大学文理学院的三位学者获得了著名的 2022 年古根海姆奖。

其中，Yong-Baek Kim是多伦多大学物理系教授，量子材料中心主任，量子信息与量子控制中心成员。他的研究重点是理论量子凝聚态物理，涉及研究物质及其在低温和高压等极端条件下的奇异行为。他的工作具有多种量子技术的潜在应用，包括量子计算。

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班加罗尔印度科学研究所和美国SEMI将在量子技术方面进行合作

根据双方在班加罗尔举行的 Semicon India-2022 会议上签署的谅解备忘录 (MoU)，班加罗尔印度科学研究所 (IISc) 和美国国际半导体产业协会 (SEMI) 将合作开发量子技术。

SEMI、印度电子和半导体协会 (IESA) 还宣布了一项探索印度电子和半导体行业增长潜力的协议。这将使全球半导体行业的主要参与者有利用印度半导体生态系统的机会。

另一项合作是 Bharat Electronics Limited (BEL) 和 DIR-V Vega Processor (C-DAC) 之间关于 Rudra 服务器板、网络安全和语言解决方案的谅解备忘录。最后，远程信息处理发展中心 (C-DOT) 和 DIR-V Vega 处理器 (C-DAC) 签署了一份谅解备忘录，用于 4G/5G、宽带、IoT（物联网）和 M2M（机器对机器）解决方案。

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AWS宣布支持采用英伟达cuQuantum的嵌入式模拟器

2021年，英伟达公司开发了一个名为 cuQuantum 的量子模拟平台，与在标准微处理器上运行它们相比，该平台使用他们的GPU 提高了模拟性能。随后，Xanadu为PennyLane开发了一个名为lightning.gpu的GPU加速模拟器，该模拟器使用了cuQuantum。

现在亚马逊网络服务（AWS）公司在其亚马逊Braket混合作业中支持这种组合用于支持经典/量子工作负载的模块。这将支持对混合算法进行非常高性能和无错误的模拟。量子算法开发人员能够使用模拟器为各种量子应用程序开发和模拟程序。

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机构预测，2030年全球量子计算市场近20亿美元

根据P&S Intelligence发布的市场研究报告，政府和私营公司对量子科技发展的投资不断增加，将推动量子计算市场在 2020-2030 年以 33.1% 的复合年增长率增长。2019年市场规模为8960万美元，预计到 2030 年将达到 18.668 亿美元。

量子计算市场处于初级阶段，参与者之间为将量子计算系统商业化而展开激烈竞争。量子计算市场的行业细分为银行、金融服务和保险(BFSI)、医疗保健、信息 (IT) 和电信、制造、航空航天和国防、能源和公用事业等。其中，BFSI类别在 2019 年占据了最大的市场份额。

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Artificial Brain发布新的量子算法来寻找电动汽车充电站的最佳位置

Artificial Brain是一家量子计算公司，该公司正在开发混合量子经典算法以解决能源、航空、金融和气候变化领域的复杂业务问题，该公司宣布成功开发出一种新算法，帮助客户通过使用量子计算机，来确定放置电动汽车充电站的最佳位置。

该公司所提出的算法通过考虑兴趣点（POI）和已经存在的充电位置，然后优化放置新的充电点以覆盖尽可能多的人。该公司还通过结合量子计算和遗传算法创建了一个新的框架，对于电动汽车位置优化等特定用例，可以提供比普通量子计算更好的结果（高达40%）。

Artificial Brain计划修改这种新的量子算法，以找到风能和太阳能农场以及其他可持续性用例的最佳位置。

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PASQAL推出第一个中性原子量子计算机云平台

法国中性原子量子计算公司PASQAL宣布其一个基于云的量子计算平台PASQAL云服务已上线，并将允许终端用户从世界各地访问中性原子量子计算机，以加速他们的开发和复杂的业务项目。PASQAL的 QPU 可使用Pulser（一种用于中性原子的开源框架）进行编程。PASQAL云服务托管在欧洲领先的云提供商OVHcloud上。

目前，PASQAL云服务处于测试阶段。访问该平台的前 2 个客户是 CA CIB 和CINECA。在 2022 年第四季度，PASQAL将公开其对其云服务的访问权限，优先考虑候补名单上的客户。

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量子人工智能公司Sandbox AQ获得In-Q-Tel和Paladin Capital Group的融资

美国中央情报局投资机构In-Q-Tel与支持创新科技公司的Paladin Capital Group一起参与了Sandbox AQ的第一轮融资。Sandbox AQ 首席执行官Jack Hidary在接受采访时说，这轮融资已被超额认购。

In-Q-Tel公司总裁Steve Bowsher表示，其目的是开发新的加密软件，以抵御新兴量子计算以及量子传感器和其他产品的代码破解前景。Paladin Capital首席投资官Chris Steed 预测，Sandbox AQ可能会主导一个价值数百亿美元的市场。IQT Research 去年估计，到 2026 年，后量子密码学市场将增长到 23 亿美元，到 2030 年将增长到 76 亿美元。

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QC Ware与Itaú Unibanco合作为银行业探索量子计算算法

5月4日，拉丁美洲最大的银行 Itaú Unibanco和领先的量子软件和服务公司 QC Ware宣布合作为银行业探索量子计算算法。

这个为期四个月的联合项目的目标是调查量子计算是否可以帮助留住客户。QC Ware开发了量子机器学习算法，提高了目前用于预测客户流失的模型的准确性。在合作过程中，两个团队开发了在当今经典计算机上运行的新方法，并且已经可以改进预测模型，从而改善了先前测试的客户留存模型。此外，这些算法还将利用量子计算机执行复杂线性代数任务的固有能力，在未来的量子计算机上运行得更快。

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Sandbox AQ与安永和德勤合作开发量子技术和人工智能

Sandbox AQ是一家提供人工智能和量子技术 (AQ) 复合效应的企业 SaaS 公司，已与全球最大的两家专业服务公司安永和德勤合作。而这将为安永和德勤的客户带来 Sandbox 的量子人工智能解决方案。

Sandbox AQ 将允许这些公司将 Sandbox AQ 的实用人工智能和量子技术解决方案添加到公司的系统集成和实施经验中。该联盟旨在帮助不同规模的组织解决其计算密集型挑战和担忧，创造竞争优势以积极影响并进一步保护其业务。Sandbox AQ 还提供模拟软件来加速药物发现、材料科学开发和其他高性能计算任务。

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预计到2027年，量子传感器市场将达到 7.468 亿美元

根据IMARC 集团的最新研究报告，2021 年全球量子传感器市场价值达到 4.654 亿美元。展望未来，IMARC 集团预计到 2027 年市场价值将达到 7.468 亿美元，2022-2027 年的复合年增长率为 7.50%。

海军部队对计算海洋中潜艇精确定位数据的产品需求不断升级，这主要推动了量子传感器市场的发展。随着材料科学中量子传感解决方案的发展，这些仪器在测量植物冠层中光合光子通量 (PPF) 的应用不断增加，进一步促进了市场的增长。如今各国在量子成像、模拟和传感方面的持续技术进步以及对这些传感器检测天然气、石油和矿藏的需求也在推动全球市场。医疗保健行业对远程监控患者、辅助诊断、增强消费者体验等方面对量子纠缠技术的需求不断膨胀，是另一个重要的生长诱导因素。此外，为引入地震、火山喷发和水下风暴预警系统而不断扩大的研发 (R&D) 活动预计将在未来几年提振量子传感器市场。

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澳大利亚推出第一个面向Web 3.0的量子随机数发生器

基于澳大利亚国立大学 (ANU) 量子光学团队的ANU量子数 (AQN) API的API3 QRNG现已上线，允许智能合约访问高度安全且免费可用的真正随机（不可预测）数字。这是ANU与去中心化组织AP13共同开发的。API3 QRNG是第一个用于智能合约的“真”随机数发生器，是现有伪随机数发生器的更安全替代方案。

API3 QRNG 使用通过测量量子系统生成的随机数来最终保证不可预知的随机性。通过 API3 的第一方oracle系统，数据提供者将信息直接提供给消费者，而不受中间人的干扰，API3 QRNG 也天生不易受到中间人的攻击或串通。API3 QRNG 可在 13 个区块链平台上使用，大大超过了领先替代方案提供的可访问性。

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ColdQuanta聘请Neil Anderson博士推动量子组件的发展

5月4日，冷原子量子技术公司ColdQuanta宣布任命Neil Anderson博士，作为量子组件的总经理。Anderson博士将负责为公司的量子设备和机器产品组合制定和执行端到端战略。

Anderson博士擅长将业务战略转化为实现关键业务目标的可行计划。此前，他曾在领先的光学和光子学公司担任高级商业销售和营销职务，涵盖多个行业的战略营销、产品管理、业务发展和大客户销售。他的背景包括各种产品技术，从光学元件到复杂的光学子系统，以及工程服务。

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能源公司Enel使用量子启发算法提高维护工作的效率

数字服务商Reply宣布，它已经为电力和可再生能源生产领域的全球领先运营商之一的Enel实施了一种量子启发算法，该算法可用于量子计算机和传统计算机。创新的解决方案使 Enel 能够快速确定分布在其运营区域的运营单位的维护活动的最佳分配，还能够计算到达工作目的地的最佳旅行路线，最大限度地减少旅行时间和距离，并最大限度地延长实际维护工作的可用时间。

Reply 开发的解决方案基于QUBO（二次无约束二进制优化）数学模型，可以通过称为量子处理单元或QPU的量子硬件以及称为图形处理单元或GPU的经典硬件有效执行。借助 MegaQUBO加速器，挖掘 GPU 的最大潜力成为可能，用于加速量子启发优化项目的实施。

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知名做空机构发布关于量子计算公司IonQ的做空报告

5月3日，做空机构蝎子资本（Scorpion Capital）发布了一份关于IonQ的做空报告，称该公司声称的32量子比特机器是“厚颜无耻的骗局”。该机构指出，IonQ前员工在采访中表示该技术“不存在”，“它完全是虚构的”，并且该公司“试图掩盖它不存在”。

蝎子资本表示IonQ唯一的实际机器是一台旧的 11 量子比特玩具计算机，用于演示目的，前员工、领先的量子专家和关键合作伙伴都将其描述为原始的、无用的、注定要受到技术固有的致命错误率的影响，不可靠且正常运行时间短，而且速度很慢，以至于一次有用的计算可能需要3年时间。”

此外，蝎子资本指责IonQ通过虚假交易和关联方往返记录虚构收入，从而制造商业势头的假象。

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量子计算公司IonQ就做空报告发布声明

5月4日，IonQ就蝎子资本（Scorpion Capital）的做空报告发布了一份声明。

内容如下：IonQ专注于为其领先客户提供服务，向人们宣传量子计算的内在潜力，并为其投资者带来价值。5月3日，蝎子资本发布了一份报告，其中包含有关 IonQ 业务和迄今为止进展的重要不准确和错误描述。IonQ 提醒投资者不要根据此报告做出决定，而是强烈鼓励他们在做出投资决定之前咨询可靠的来源，包括 IonQ 向美国证券交易委员会提交的文件。

IonQ 的领导团队将在在 5 月 16 日即将召开的财报电话会议上讨论最近的进展。公司目前不会对该报告发表进一步评论。

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英国量子光学公司Aegiq获得40万英镑融资

专注于投资量子技术的公司Quantum Exponential Group已经分成两部分向Aegiq Limited投资了406,050英镑，其中256,050英镑股权，150,000英镑可转换票据，这是一家使用量子技术的硬件光子学公司，以应对量子计算崛起带来的全球性网络安全威胁。另外一家专注于创新高科技初创企业的德国投资公司 High Tech Gründerfonds加入了这一轮融资。

Aegiq 是谢菲尔德大学的衍生公司，利用其量子光子平台技术，开发了突破性的量子光子平台技术。这种获得专利的硬件解决方案可以为具有量子安全和数据链路的大规模网络应用程序提供动力，包括量子密钥分发 (QKD) 以及量子计算。投资完成后，Quantum Exponential将在完全稀释的基础上拥有Aegiq已发行股本约4.06%的股份。

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量子培训平台 QURECA 宣布与 Q-CTRL 合作

QURECA（量子资源与职业）与澳大利亚科技公司 Q-CTRL 合作，利用量子控制使量子技术变得更有用，通过新的合作，建立一个强大的人才管道，有针对性地关注青年教育，使每个高管都做好准备。

QURECA 是一个量子培训和招聘平台，支持培养熟练和多样化的量子工作团队。

Q-CTRL 专注于基础设施软件，为企业提供有用的量子计算技术。两家公司正在结合他们的专业知识，为任何想要学习量子计算的人提供互动体验。他们共同努力建立支持快速发展的量子技术产业所需的人才管道。

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SSH 为安全应用通信推出 Tectia量子安全版和零信任版

SSH 宣布推出其旗舰产品 Tectia SSH 客户端服务器的两个新版本：Tectia 量子安全版和 Tectia 零信任版。Tectia 产品系列的这些新增功能将确保 SSH 的安全远程访问解决方案保持敏捷、动态和强大，足以应对量子计算和云化带来的挑战。

Tectia 零信任版引入了高效的基于角色的访问控制 (RBAC) 升级，为管理对大型服务器资产的访问带来可扩展性。通过在没有SSH 密钥或密码等永久凭证的情况下运行，Tectia 零信任版消除了管理或轮换凭证的成本高昂的过程，同时还通过消除重要的潜在攻击媒介大大提高了系统安全性。此外，它还通过集中系统审计日志来提高透明度。

Tectia量子安全版将在 2022 年第二季度向客户提供。而Tectia零信任版立即可供客户使用。

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中国科大实现光子偏振态的可集成固态量子存储

中国科大郭光灿院士团队在固态量子存储领域取得重要进展。该团队李传锋、周宗权研究组基于自主加工的激光直写波导，实现了光子偏振态的可集成固态量子存储，存储保真度高达99.4±0.6%，该工作显著推进了可集成量子存储器在量子网络中的应用。相关成果近日发表在国际知名学术期刊《Science Bulletin》和《Physical Review Letters》上。

两篇论文的第一作者分别是中科院量子信息重点实验室博士研究生靳明和朱天翔。样品电极加工得到中国科大微纳加工中心叶阳老师和李文娟老师的支持。该工作得到了科技部、合肥国家实验室、国家自然科学基金委以及安徽省的资助。周宗权得到中科院青年创新促进会的资助。

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“墨子号”实验实现相距1200公里两个地面站之间的量子态远程传输

近日，中国科学技术大学潘建伟及其同事彭承志、陈宇翱、印娟等利用“墨子号”量子科学实验卫星在远距离的量子态传输方面取得重要实验进展。该实验首次实现了地球上相距1200公里两个地面站之间的量子态远程传输，向构建全球化量子信息处理和量子通信网络迈出重要一步。相关研究成果于4月26日在线发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上[Physical Review Letters 128, 170501 (2022)]。

中国科大博士后李波和曹原副研究员是该工作的共同第一作者。该工作得到了中科院、国家自然科学基金委、科技部、安徽省、上海市等的支持。

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国际团队开发了用于俘获离子量子计算机的模块化设计

由英国苏塞克斯大学主导，包括来自美国谷歌、丹麦奥胡斯大学、日本理化学研究所和德国锡根大学的科学家。他们开发了一种更简单的模块化设计，该设计使用电场来传输离子，而无需对齐激光束，从而实现了可扩展的架构。

这些模块作为独立单元控制所有操作，并使用当前 5nm 技术可能实现的硅微制造技术构建。这些模块使用长波长（微波）俘获离子量子门，量子比特使用电场在各个模块之间传输。可以在所提出的架构中实现高错误阈值表面纠错码以执行容错操作，并且该设计适用于其他俘获离子量子计算机架构，例如使用光子互连的方案。

该研究是英国政府国家量子技术计划的一部分。

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研究人员开发出室温下工作的高质量单光子发射器

由 Nicolas Grandjean 教授领导的 EPFL （瑞士洛桑联邦理工学院）研究人员现已开发出基于在具有成本效益的硅衬底上生长的宽带隙半导体量子点的“明亮而纯净”的“单光子发射器”（SPE）。量子点由氮化镓和氮化铝 (GaN/AlN) 制成，不仅在低温下具有 95% 的单光子纯度，同时在较高温度下也保持了出色的性能，在室温下纯度为83%。SPE还显示出高达 1 MHz 的光子发射率，同时保持单光子纯度超过50%。

未来科学家们将确定这个平台是否可以发射单光子并且每个激光脉冲只能发射一个光子，这是确定其效率的必要先决条件。该研究发表在《光：科学与应用》上。

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研究表明，“量子隧穿”可以解释DNA的自发突变

通过萨里大学物理学家和化学家组成的研究团队发现，这种 DNA 链之间键的改变比迄今为止所认为的要普遍得多。质子可以很容易地从能量屏障一侧的通常位置跳到另一侧降落。如果这发生在复制过程的第一步中两条链被解压缩之前，那么错误可能会通过细胞中的复制机制，导致所谓的 DNA 错配，并可能导致突变。

5 月 5 日，在《自然-通讯-物理》杂志上发表的一篇论文中，位于 Leverhulme 量子生物学博士培训中心的萨里团队使用一种称为开放量子系统的方法来确定可能导致质子的物理机制在 DNA 链之间跳跃。但是，最有趣的是，要感谢一种众所周知但几乎是神奇的量子机制，称为隧穿效应，类似于穿过实心墙的幻影，它们设法越过了。

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https://www.quantumchina.com/newsinfo/2753368.html

新的错误缓解方法有助于量子计算机升级

劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员开发了一种新的量子误差缓解方法，可以帮助使量子计算的理论潜力成为现实：噪声估计电路。电路是在量子计算机上执行的一系列操作或程序，用于计算科学问题的答案。该团队使用电路的修改版本来估计错误并纠正他们想要运行的真实科学模拟电路测量的输出。虽然噪声估计电路方法可以纠正一些错误，但它并不能全部纠正。通过将新方法与其他三种错误缓解技术相结合，研究人员能够在IBM Q量子系统上获得可靠的结果。

新的错误缓解方法将使研究人员能够运行更长时间、更真实的模拟且仍然获得可靠的结果。这将加大即将到来的量子计算机对科学发现的潜在影响。这项研究得到了美国能源部科学办公室的支持。

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https://www.quantumchina.com/newsinfo/2753369.html

科学家开发了热超导量子干涉邻近晶体管

意大利国家研究委员会(CNR)纳米科学研究所和比萨高等师范学校的研究人员最近开发了一种晶体管，该晶体管利用了超导体的特殊性质。他们的晶体管被称为热超导量子干涉邻近晶体管(T-SQUIPT)，在《自然-物理学》上发表的一篇论文中进行了介绍。这项研究位于相位相干热电子学的框架内，其目的是设想和实现能够掌握不同纳米级量子技术架构中能量转移的装置。

T-SQUIPT的主要思想是通过所谓的超导邻近效应控制金属或超导体的光谱特性来调整其热特性。本质上，晶体管利用宏观超导量子相位来控制超导体附近金属的状态密度，从而调节其热传输性质。他们的研究结果证明了相位相干操纵量子器件的能量传输性质的可行性。

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https://www.quantumchina.com/newsinfo/2753370.html

磁性杂质将量子点变成自由电子的发射器

将磁性离子结合到胶体量子点中，使它们能够将光转换为自由电子流。这种效应可以使许多技术受益，从太阳光化学和夜视镜到先进的加速器和自由电子激光器。这项新工艺采用多种锰离子的组合能量。因此，它可以由来自光谱可见部分的低能光子驱动。这使得该过程在太阳能光化学中作为二氧化碳转化或太阳能燃料产生等反应的驱动力非常有用。

在一篇新论文中，洛斯阿拉莫斯实验室的研究人员展示了一种替代的“自旋交换俄歇式”光电发射机制，有助于克服传统光电效应的缺陷。他们利用了一种称为自旋交换能量转移的过程，该过程比传统过程快几个数量级。他们使用掺杂锰 (Mn) 杂质的硒化镉量子点，调整了量子点的尺寸，以实现本征激子和锰离子的自旋翻转之间的能量共振。

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https://www.quantumchina.com/newsinfo/2753372.html

氢调谐拓扑绝缘体可能会导致可持续量子电子学的新平台

由纽约市立大学-城市学院物理学家Lia Krusin-Elbaum领导的一个团队正在进行一项研究，该研究可以开辟广泛的新量子器件平台，以利用新兴拓扑状态进行纳米自旋电子学和容错量子计算。

物理学家和化学家小组发明了一种新的便捷且强大的技术，该技术使用氢离子来降低大量三维 (3D) 拓扑绝缘体和磁体中的电荷载流子密度。结果是可以访问稳健的非耗散表面或边缘量子传导通道以进行操作和控制。他们的研究“通过三维体积的可逆氢化获得的拓扑表面电流”发表在《自然通讯》杂志上。

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https://www.quantumchina.com/newsinfo/2750859.html

最新研究有望实现远程自旋量子比特之间的门操作

通过超导谐振器交换的虚拟光子在芯片上的远程自旋之间的耦合可能导致远距离自旋量子比特之间的门操作。

由荷兰代尔夫特理工大学的 Lieven Vandersypen 领导的一个小组通过超导微波谐振器交换虚拟光子，成功地将两个电子自旋耦合到不同的半导体纳米结构中。他们的演示标志着半导体自旋量子比特研究的一个里程碑，并为基于自旋的量子计算提供了新的可能性。

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https://www.quantumchina.com/newsinfo/2750718.html

科学家表明，两种量子现象——叠加和纠缠是等价的

基础问题研究所 (FQXi) 资助的研究发现了两种奇怪的量子现象，叠加和纠缠之间的新联系，这将影响超安全密码学。这有助于确认目前量子密码协议中的密钥分发将是有效的，即使量子理论是不正确的，必须由更基本的、"超量子"的理论来取代。他们的研究发表在《物理评论快报》上，并被该杂志选为编辑建议。

该团队表明，当且仅当它们都表现出局部叠加时，两种物理理论在结合时会表现出纠缠。这意味着纠缠和叠加在任何物理理论中都是等价的，而不仅仅是在量子理论中。他们还计算出，在这种等价性成立的系统中，无论是量子还是超量子，理论定律都可以用于超安全加密。特别是，该团队表明，一种称为“BB84”的流行量子密码协议将始终有效，即使有一天发现量子理论并不完全正确，需要用更基础的理论代替。

这项工作得到了 FQXi 物理世界智能计划的部分支持。

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https://www.quantumchina.com/newsinfo/2750721.html

一项新的量子技术可帮助制造行星大小的望远镜

根据《新科学家》报道的一项研究，理论上可以使用量子计算机作为构建行星大小的巨型望远镜的一种手段。且如果能让它发挥作用，行星望远镜将能够更深入地观察黑色的深渊，并以无法估量的分辨率对遥远的宇宙进行成像。根据这项研究，高分辨率、大基线光学干涉仪的发展将彻底改变天文成像。

该研究建议在每个光子从宇宙之外撞击望远镜阵列时单独处理它，需考虑到量子存储器存储设备的能力。具体来说，量子纠缠现象将允许两个或多个离散望远镜在瞬间相互共享信息。还需要一台自我校正的量子计算机可以在混乱中看到秩序。

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https://www.quantumchina.com/newsinfo/2753373.html

使用不到十亿分之一秒长的 X 射线脉冲在物质的量子态中跟踪电子运动

一个由 SLAC （斯坦福大学国家加速器实验室）领导的团队发明了一种名为 XLEAP 的方法，该方法可以产生强大的低能量 X 射线激光脉冲，该脉冲只有 280 阿秒，即十亿分之一秒，并且可以首次揭示出最快的驱动化学的电子运动。上图显示科学家如何使用一系列磁铁将 SLAC 直线加速器相干光源处的电子束（左侧蓝色形状）转换为窄电流尖峰（右侧蓝色形状），然后产生非常强烈的阿秒 X 射线闪光（黄色）。

不到十亿分之一秒长的阿秒 X 射线脉冲使研究人员能够深入观察分子内部，并在电子快速移动并最终引发化学反应时跟踪它们。SLAC直线加速器相干光源 (LCLS) 的研究人员使用阿秒脉冲使分子中的电子颤动，以产生激发的量子态，并以前所未有的细节测量电子在此状态下的行为。该研究结果最近发表在《科学》杂志上。

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https://www.quantumchina.com/newsinfo/2746374.html