来自伯明翰大学的研究团队开发出缩小量子传感器尺寸的新方案
紧凑而坚固的冷原子源对于量子研究，尤其对前沿量子科学的实际应用越来越重要。[1]来自伯明翰大学物理与天文学院、国防科学技术大学、南方科技大学、德国帕德博恩大学的研究团队开发出一种新颖的方案。即运用超表面光学芯片来替换用于制造冷原子集合体的常规笨重光学元件，并打入单个入射激光束，该激光束被超表面分割成所需偏振的多个光束状态。该装置在最优参数下捕获了约107个原子。在扩大激光束尺寸以及相应调整超表面芯片尺寸的情况下，该数目还可以进一步提高。通过进一步的磁场调整，可以将原子团的温度降低到轴向35.2、径向36.9的低温。这种大幅度的降温与超表面所具有的对称性及其产生的平衡的辐射压力有关，这也同时意味着将来可能使用这种技术制备紧凑型冷原子源。该方案表明开发超表面光学芯片在制作完全集成的冷原子量子器件领域具有巨大潜力，且这种超表面光学芯片在量子传感，量子计算和其他领域也将会有重要用途。[1]其相关研究成果与2020年7月29日发表于《Science Advances》。
论文链接：
https://advances.sciencemag.org/content/6/31/eabb6667/tab-pdf
参考文献：[1] Zhu L, Liu X, Sain B, et al. A dielectric metasurface optical chip for the generation of cold atoms[J]. Science Advances, 2020, 6(31): eabb6667.
芝加哥大学科学家发现新方法改善退相干限制
退相干限制了量子位的物理实现，减缓退相干对量子科学和技术的发展至关重要。[2]来自芝加哥大学普利茨克分子工程学院的科学团队宣布发现了一种简单的方法将量子位的退相干时间提高了4个数量级。通常情况下，保持系统相干性有两种方式，其一是对系统进行物理隔离，使其远离各种噪声环境，但这种做法很复杂，难以实现；另一种方法是使得所有材料尽可能纯净，但这样价格会很高。芝加哥大学的团队则另辟蹊径。论文的第一作者苗介绍说，他们并不试图消除周围的环境噪声，相反的，我们“欺骗”系统，让其以为自己没有遭遇到噪声。除了用来控制量子系统的电磁脉冲，团队还使用了额外的连续交变磁场，通过精确调控该磁场，科学家可以快速旋转电子的自旋，使得系统屏蔽其余噪音。做个类比，就像人坐在旋转木马上，人们在你周围高声说话，但你在快速旋转，噪音便模糊成了背景。这样一个小小的改动使得系统的退相干时间可以达到22ms，相较于之前提高了4个数量级。这样设计的系统可以屏蔽包括温度的涨落，物理振动，以及电磁噪音等容易引起破坏量子相干的因素。 [2]该研究成果于8月13日发表在《Science》杂志。
论文链接：
https://science.sciencemag.org/content/early/2020/08/12/science.abc5186
参考文献：
[2] Miao, Kevin C., et al. “Universal Coherence Protection in a Solid-State Spin Qubit.” Science, vol. 369, no. 6510, 2020, pp. 1493–1497.
原文参考：
https://phys.org/news/2020-08-scientists-quantum-states-longer.html
悉尼大学的研究人员在Nature子刊发表论文《Efficient learning of quantum noise》
噪声是建造大型量子计算机的主要障碍。为了解决这个问题，科学家首先要知道噪声是如何影响整个量子系统的。然而迄今，仅对于很小的装置或者一个装置的一小部分来说，这部分信息是可获知的。近期，悉尼大学的研究人员发展了一种算法，可以在大的量子装置上使用。通过将该算法应用于IBM的量子体验装置进行诊断，研究人员在14个量子位的机器中发现了以前没有发现过的相关性。论文第一作者罗宾表示，这些结果是第一次实现可证明严格和可扩展的诊断算法，能够运行在当前的量子设备和其他设备上。相关论文于2020年8月10日发表于《Nature Physics》。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41567-020-0992-8
参考文献：
Harper R, Flammia S T, Wallman J J. Efficient learning of quantum noise[J]. Nature Physics, 2020: 1-5.
原文参考：
https://phys.org/news/2020-08-scientists-quantum-algorithm-characterize-noise.html
耶鲁大学的物理学家在Nature发表论文《Stabilization and operation of a Kerr-cat qubit》
薛定谔的猫态，一般是指宏观的量子叠加态，两个相位相反的相干态可以编码一个量子比特用以防止相位翻转错误。然而要使这样一个方法成为编码、保护量子信息的实用方法，还有很多实际问题需要解决。耶鲁大学的物理学家在Nature发表论文《Stabilization and operation of a Kerr-cat qubit》，通过实验证明了基于超导微波谐振器中Kerr非线性和单模压缩之间相互作用的薛定猫态（Schrödinger cat states）的生成和稳定方法。论文第一作者格林解释说，他们通过将微波频率信号应用到一个并不比传统的超导量子比特复杂得多的装置上，来实现薛定猫态。他们可以根据需要将猫态从任意一个叠加态转变为其他任意叠加态。此外，他们还开发了一种读取或识别编码到量子比特中的信息的新方法。[3]相关研究于2020年8月12日发表于《Nature》。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2587-z
参考文献：
[3] Grimm A, Frattini N E, Puri S, et al. Stabilization and operation of a Kerr-cat qubit[J]. Nature, 2020, 584(7820): 205-209.
原文参考：
https://phys.org/news/2020-08-quantum-error-correcting-cat.html
产业动态
IBM宣布实现超导QV64量子计算机
由于各家量子计算机采用不同技术，很难真正的互相比较，因此科学家设计了概括性性能指标量子体积，综合量子计算机的能力与错误率，来衡量量子计算机整体性能，量子体积越大，用来解决真实世界问题的潜力就越大。2020年8月19日，IBM在arxiv.com上提交名为《Demonstration of quantum volume 64 on a superconducting quantum computing system》的论文，论文阐述通过动态去耦，编译器优化提高了超导量子计算系统上量子电路的质量。此次验证的Falcon量子处理器，由27个量子比特组成，这些量子比特排列在一个晶格中，专为Disdance-3 混合（hybrid） Bacon-Shor-surface 码而设计。
论文链接：https://arxiv.org/abs/2008.08571
研究人员实现完全连接32位量子比特
离子阱量子计算机是将离子冷却到极低的温度，使得离子可以悬浮在超高真空的电磁场中，然后用精确的激光器进行操作，形成量子比特。到目前为止，在大规模离子阱系统中实现高计算性能一直受到与背景分子的碰撞扰乱离子链、激光束驱动离子所看到的逻辑门的不稳定性，以及来自诱捕电极的电场噪声影响。杜克大学与马里兰大学的研究人员合作首次设计了完全连接的32量子位离子阱量子计算机寄存器，可在低温环境下运行，向开发实用量子计算机迈出了重要一步。（来源：OSA官网）
原文链接：https://www.osa.org/enus/about_osa/newsroom/news_releases/2020/researchers_on_a_path_to_build_powerful_and_practi/
MIT研究人员发现电离辐射或将干扰超导量子位的相干时间
超导量子位是由超导材料制成的电路。它们包含成对的电子，称为库珀对，它们在没有电阻的情况下流过电路，并共同作用以维持量子位的微弱的叠加状态。如果电路被加热或以其他方式破坏，电子对可能分裂成“准粒子”，从而导致量子位中的退相干，而限制其工作。有许多退相干源可能会使量子比特不稳定，例如波动的磁场和电场、热能、甚至量子比特之间的干扰。MIT研究人员发现，来自环境的放射性物质和宇宙射线的电离辐射会引起量子比特的退相干。并进一步证明，辐射屏蔽可减少电离辐射的通量，从而增加能量弛豫时间。其相关研究成果已于2020年8月26日发表于《Nature》。（来源：Nature官网）
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2619-8
国内首家量子计算科普教育基地开放
2020年8月6日， 国内首家量子计算教育科普基地——本源量子计算体验中心在合肥高新区启动。据介绍，该中心从公益性出发，旨在为量子计算相关行业人员与社会大众打造一个科研加科普教育的融合平台，推动量子计算前沿技术的普及。（来源：中国科学报）
原文链接：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/8/443803.shtm
加州理工学院的AWS量子计算中心开始准备工作
新的亚马逊量子计算Web服务中心的筹备工作正在进行中，该中心计划于2021年春季开放。2019年12月，亚马逊网络服务宣布与加州理工学院成为合作伙伴，建立AWS量子计算中心。来自亚马逊和学术界的量子专家将在此协作，研发新的量子计算技术和应用，目标是解决实际问题。（来源：加州理工学院官网）
原文链接：https://www.caltech.edu/about/news/preparations-begin-aws-center-quantum-computing-caltech
政策规划
白宫技术政策办公室，国家科学基金会和能源部宣布为人工智能和量子信息科学研究所颁发超过10亿美元的奖项
白宫科学技术政策办公室，美国国家科学基金会（NSF）和美国能源部（DOE）宣布拨款超过10亿美元，在全国建立12个新的人工智能和量子信息科学（QIS）研究所——7个NSF牵头的人工智能研究机构和5个能源部量子信息科学研究中心。这12个多学科、多机构国家中心，针对关键新兴技术的研究和劳动力开发，将共同推动前沿创新，支持地区经济增长，并推动美国未来在这些关键行业中的领导地位。 （来源：能源部官网）
原文链接：
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