科技进展

 

超导量子计算实验进展：动力学相变的超导量子模拟

 

       近期，物理所许凯副研究员、博士生孙政杭、郑东宁研究员、范桁研究员与浙江大学物理系博士生刘武新、李贺康博士、王浩华教授等，以及日本理化学研究所张煜然博士、野理（F. Nori）教授合作团队，利用16个超导量子比特实现了动力学相变的量子模拟，实验结果间接揭示了动力学铁磁相与顺磁相相变之间的联系，并通过对多比特量子态自旋压缩性质的测量，发现动力学相变临界点附近的自旋压缩最为显著，这一结果揭示动力学相变在量子精密测量领域的潜在应用。成果于近日在国际学术期刊《Science Advances》发表。（来源：中国科学院物理研究所）

       原文链接：

       http://www.iop.cas.cn/xwzx/kydt/202006/t20200619_5609407.html

       参考文献：

       Xu, Kai, et al. “Probing Dynamical Phase Transitions with a Superconducting Quantum Simulator.” Science Advances, vol. 6, no. 25, 2020.

 

中国科大首次实现循环式宇称时间对称量子模拟器

 

       郭光灿院士团队在非厄米量子模拟研究中取得重要进展。该团队李传锋、唐建顺、王轶韬等人基于自主设计的非厄米量子逻辑门及单光子循环演化结构，在线性光学系统中首次实现了循环式PT（parity-time）对称量子模拟器的构建。基于该量子模拟器，研究组实验观测了离散时间模式下PT对称未破缺区与破缺区中的量子态动态演化过程，并研究了量子态量子态可辨性在奇异点附近的动力学相变现象。该工作可以为PT对称及其他非厄米量子物理研究提供有效的实验平台。该成果于2020年6月11日发表于国际权威物理学期刊《物理评论快报》上。（来源：中国科大新闻网）

       原文链接：

       http://news.ustc.edu.cn/info/1055/71676.htm

       论文链接：

       https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.230402

       参考文献：

       Wang, Yi-Tao, et al. “Experimental Investigation of State Distinguishability in Parity-Time Symmetric Quantum Dynamics.” Physical Review Letters, vol. 124, no. 23, 2020.

 

德国研究团队提出一种随机测量下的纠缠分析方法

 

       来自德国马克斯普朗克量子光学研究所、慕尼黑量子科学技术中心、南洋理工大学等机构的研究者通过分析得出两个量子位状态的纠缠准则，并为见证三个和四个量子位的真正多部分纠缠提供了强有力的数值证据。认为只要纠缠生成的速度与波动速度相比足够高，该方法可以有效克服各类不同强度的噪声对纠缠检测的影响。该研究成果于2020年6月9日发表在期刊《npj quantum information》。（来源：nature官网）

       论文链接：https://www.nature.com/articles/s41534-020-0281-5

       参考文献：

       Knips L, Dziewior J, Kłobus W, et al. Multipartite entanglement analysis from random correlations[J]. npj Quantum Information, 2020, 6(1): 1-7.

 

利用全新量子显微镜首次直接观察到纳米光晶体内光的动态

 

       以色列理工大学近日表示，艾杜·卡米内尔教授及其团队在量子科学领域取得了重大突破，研发出能记录光流的量子显微镜，并利用它直接观察束缚在光晶体内的光。并利用该装置观测自由电子激发下腔体内光子寿命，与以前的光子-电子相互作用相比较，相互作用强度增强了一个量级。相关研究发表在《自然》杂志上。（来源：科技日报）

       原文链接：

       http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-06/09/content_446403.htm?div=-1

       论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2321-x

       参考论文：

       Wang K, Dahan R, Shentcis M, et al. Coherent interaction between free electrons and a photonic cavity[J]. Nature, 2020, 582(7810): 50-54.

 

美国研究人员发现一种预测固有自旋弛豫时间的方法

 

       加利福尼亚大学、伦斯勒理工学院的研究人员发现一种预测固有自旋弛豫时间的方法。加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的研究人员提出了一个新的理论框架和计算工具，可以精确的预估任何材料的自旋弛豫时间，这在以前是做不到的。

该研究成果于6月3日发表于国际学术期刊《Nature Communications》。（来源：加利福尼亚大学官网）

       原文链接：https://news.ucsc.edu/2020/06/quantum-materials.html

       论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-16063-5

       参考文献：

Xu J, Habib A, Kumar S, et al. Spin-phonon relaxation from a universal ab initio density-matrix approach[J]. Nature Communications, 2020, 11(1): 1-10.

 

高维量子纠缠和多光子光源制备又辟蹊径

 

       现有的基于非线性光学过程的纠缠量子光源，在维度扩展以及光子数增加方面面临着光学系统复杂、可集成度低、稳定性弱等问题，并不能满足量子通讯、量子计算、量子计量等领域对于高维、多光子的实用化需求，制约着光量子信息朝着大规模集成方向发展。最近，一种“超构表面”的微结构薄膜材料的研究，为量子光源及光量子信息技术的发展提供了一条全新路径。在此项研究中，科研人员将超构透镜与非线性光学晶体组合在一起，构成一个超构表面量子光源系统，使用泵浦激光入射该系统发生自发参量下转换过程，产生一系列信号/闲置光子对。实验中，他们采用波长404纳米的连续激光作为泵浦光，测量了由超构透镜阵列中不同的超构透镜产生的光子之间的纠缠特性。此外研究团队通过对超构透镜的相位设计，对所制备的量子纠缠态进行了精细的相位编码，并通过实验进行了很好的证明。该研究通过将超构表面技术引入量子信息领域，实现了高维度、集成化的双光子、多光子纠缠光源，突破了现有量子光源技术瓶颈和信息编码的维度限制。6月26日，南京大学、香港理工大学、中国科学技术大学和华东师范大学等高校学者，将这项名为“基于超构透镜阵列的高维纠缠和多光子源”的研究发表于国际顶级期刊《科学》。（来源：中国科技网）

  原文链接：

  http://stdaily.com/index/kejixinwen/2020-06/26/content_964457.shtml

  论文链接：

  https://science.sciencemag.org/content/368/6498/1487/tab-pdf

  参考文献：

   Li L, Liu Z, Ren X, et al. Metalens-array–based high-dimensional and multiphoton quantum source[J]. Science, 2020, 368(6498): 1487-1490.

 

研究人员发现中性原子有望用于大规模量子计算

 

        加州理工学院的研究人员利用一种新方法提高了里德堡态探测、单原子拉比运算和双原子纠缠的保真度。该研究成果于2020年6月4日发表在《自然物理学Nature Physics》。在同一期中，新加坡国立大学李文慧在nature physics新闻与观点栏目发表文章《A boost to Rydberg quantum computing》，认为中性原子系统逐渐在大规模量子计算中扮演重要角色。碱土里德堡原子在量子操作中达到创纪录的高保真度就是一个很好的例子。（来源：加州理工学院、nature官网）

原文链接：https://authors.library.caltech.edu/101897/

论文链接：1.https://www.nature.com/articles/s41567-020-0903-z

                 2.https://www.nature.com/articles/s41567-020-0907-8

参考文献：

Madjarov, I.S., Covey, J.P., Shaw, A.L. et al. High-fidelity entanglement and detection of alkaline-earth Rydberg atoms. Nat. Phys. (2020).Li, W. A boost to Rydberg quantum computing. Nat. Phys. (2020).

 

印度科学研究所（IISc）的研究人员研发出一种新算法

 

印度科学研究所（IISc）的研究人员设计了一种算法，该算法能够从理论上构建最高效的量子线路，大幅减少所需的计算资源。该研究已发表于《物理评论快报》。（来源：量子客）

原文链接：

https://mp.weixin.qq.com/s/3XIDzHlOEqQM_Xye2YB83g

论文链接：

http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.101602

参考文献：

Bhattacharyya A, Nandy P, Sinha A. Renormalized circuit complexity[J]. Physical Review Letters, 2020, 124(10): 101602.

 

物理学家研发出量子光学传感器

 

莫斯科物理技术学院与美国阿贡国家实验室的研究人员联合开发了一种先进的量子算法，将大量的线性光学器件，例如分束镜，移相器与反射镜进行组合，可以实现基于傅里叶变换的相位估计程序。该研究成果发表在《科学报告》上。（来源：MIPT官网）

原文链接：

https://mipt.ru/english/news/physicists_create_quantum_inspired_optical_sensor?sphrase_id=399674

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41598-020-65466-3

参考文献：

Zemlyanov V V, Kirsanov N S, Perelshtein M R, et al. phase estimation algorithm for the multibeam optical metrology[J]. Scientific Reports, 2020, 10(1): 1-8.

 

硅基自旋量子比特研究获进展

 

量子计算机研制过程中，量子比特的制备至关重要。硅基自旋量子比特以其超长的量子退相干时间，以及与现代半导体工艺技术兼容的高可扩展性，成为量子计算研究中最具吸引力的核心方向之一。近日，中国科学技术大学、中国科学院微电子研究所、本源量子计算公司等合作，在国际上首次发现了硅基自旋量子比特弛豫的强各向异性，实现硅基自旋量子比特寿命的高效调控，有利于进一步扩展硅基自旋量子比特。相关研究成果已发表于《物理评论快报》，并入选编辑推荐。（来源：中国科学网）

原文链接：

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/6/442003.shtm

论文链接：

       https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.257701

       参考文献：

       Zhang X, Hu R Z, Li H O, et al. Giant anisotropy of spin relaxation and spin-valley mixing in a silicon quantum dot[J]. Physical Review Letters, 2020, 124(25): 257701.

 

政策规划

 

德国出台“未来计划”刺激经济重生，量子计算受重视

 

德国政府出台应对新冠肺炎危机的刺激经济计划，在总额1300亿欧元的投入中约有500亿欧元将流向量子技术、人工智能（AI）、5G网络、医疗等未来行业。默克尔总理在记者会上强调，500亿欧元的一揽子未来计划是联邦政府出台政策的中心点。德国将在量子技术的关键领域投入20亿欧元，建造至少两台量子计算机，使德国在量子密码等领域具有世界竞争力。（来源：科技日报）

原文链接：

http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-06/22/content_447379.htm?div=-1

 

量子随机数发生器项目获得280万英镑的英国政府资助

 

英国政府的工业战略挑战基金（Industrial Strategy Challenge Fund）授予量子随机数发生器重大项目（Major project on assurance of Quantum Random Number Generators）280万英镑的资金支持。（来源：quantumcommshub官网）

原文链接：

https://www.quantumcommshub.net/news/press-release-major-project-on-assurance-of-quantum-random-number-generators-awarded-2-8m-of-funding-from-the-industrial-strategy-challenge-fund/

 

美国空军主办Quantum Collider会议，以推进量子科学在空军方面的应用

 

6月15日，美国空军举办Quantum Collider会议。来自空军研究实验室、加州理工学院、量子经济发展财团、中大西洋地区国家安全创新网络、量子初创公司等人员参会。该会议聚集学术界、产业界以量子计算、量子传感和量子通信与网络等为主题进行深入探讨。美国空军表示寻求创新技术以促进量子技术的应用发展，推进量子科学在空军方面的应用，以保持军事优势。（来源：QIS官网）

原文链接：https://usafquantumcollider.com/

 

日本为推进量子技术实用化进程，设8所量子研究中心

 

据日经新闻报道:为推进下一代高速计算即量子计算机等量子技术早日实现实用化，日本政府将在2020年度起的5年里完善量子技术的研发体制，并在量子安全技术、量子元件及材料、超导量子计算机、量子计算机应用技术、量子软件、量子生物学、量子惯性传感器、光晶格钟8个领域建立核心研发基地。日本政府将构建产业、政府、科研一体的研发体系，在基础研究到技术验证、知识产权管理、人才培养等各方面都将进行深入研究。（来源：雅虎官网）

原文链接：

https://finance.yahoo.co.jp/news/detail/20200529-10000040-dzh-stocks

 

俄罗斯将在远东地区成立太平洋量子研究中心

 

据俄罗斯塔斯社报道，俄罗斯远东联邦大学近期将成立太平洋量子研究中心，该中心将致力于研究具有前景的量子材料、宇宙进化问题和药物研发基础理论等。俄罗斯科学和教育部每年预计获取资助3600万卢布用于该中心建设，资助期限到2023年，还有可能延长。（来源：科技部官网）

原文链接：

http://www.most.gov.cn/gnwkjdt/202005/t20200506_153596.htm

 

产业动态

 

微软宣布再次升级Microsoft Azure Quantum

 

在Microsoft Build 2020会议上，微软宣布Microsoft Azure Quantum再次升级。在免费的在线培训平台Microsoft Learn中添加两个模块组合以供量子开发者、初学者学习：

模块一：用户可以使用Quantum Development Kit创建第一个Q＃程序；

模块二：用户可以了解量子启发算法如何模仿量子物理学来解决困难的优化问题。Azure量子开发人员可以使用Q＃和QDK编写算法，然后使用三种量子计算机后端对算法进行评估（霍尼韦尔、IonQ和QCI）。这种资源整合将使开发人员不接触量子硬件的底层物理原理，也可以编写和测试量子程序。（来源：Microsoft官网）

原文链接：

https://docs.microsoft.com/enus/users/buildcollections20206557/collections/1o2iogrmn8x4r

 

量子机器公司宣布推出量子计算通用语言QUA

 

量子机器公司Quantum Machines（一家研发控制和构建量子计算机软件和硬件堆栈的量子初创公司）宣布推出QUA，宣称这是一种全新的量子计算机标准通用语言。目前该语言主要在Quantum Machines今年发布的Quantum  Orchestration Platform上运行。（来源：Quantum Machines官网）

原文链接：https://techcrunch.com/2020/06/17/quantum-machines-announces-qua-its-universal-language-for-quantum-computing/

 

霍尼韦尔宣称已建造出目前世界上性能最好的量子计算机

 

霍尼韦尔在其官网宣称已经建造了目前世界上性能最好的量子计算机，其量子体积为64（Quantum volume），它的性能是业界下一代计算机的两倍。霍尼韦尔称该量子计算机拥有质量最高、错误率最低的量子位。（来源：霍尼韦尔官网）

原文链接：

https://www.honeywell.com/en-us/newsroom/news/2020/06/the-worlds-highest-performing-quantum-computer-is-here

 

QCI推出MUKAI量子计算应用平台免费试用版

 

量子计算公司(Quantum Computing inc.QCI）推出MUKAI量子计算应用平台免费试用版。2020年5月22日QCI研究团队在Quantum Physics发布相关论文《QCI Qbsolv Delivers Strong Classical Performance for Quantum-Ready Formulation》。以此份研究成果为基础，该平台得以推出。免费试用版允许用户访问整个MUKAI平台。对于在Mukai上构建并在经典计算机上运行的某些应用程序，QCI如今已展示出卓越的性能。Mukai现已在QCI的可扩展经典云基础架构上运行。（来源：QCI官网）

原文链接：

https://ir.quantumcomputinginc.com/article/?article_id=2052002

论文链接：

https://arxiv.org/abs/2005.11294

 

本源量子发布量子程序集成开发环境Qurator

 

本源量子发布集成QPanda、QRunes的一体开发环境——Qurator。Qurator是本源量子软件团队整合开发的量子程序编程环境工具包，该软件整合了QPanda量子编程框架及QRunes编码和编译流程。提供了一站式编译环境安装，用户通过程序的安装即可实现编译环境的一键使用。（来源：本源量子官网）

原文链接：http://originqc.com.cn/website/quantumEnvironment.html

 

NEC和D-Wave宣布合作开发量子产品

 

日本跨国信息技术公司NEC宣布与量子计算初创公司D-Wave合作，通过Leap云服务，利用NEC矢量超级计算机SX-Aurora TSUBASA的模拟退火机和D-Wave的量子退火机开发量子系列产品，提供教育和技术验证服务以满足客户需求。这是经典计算公司和量子计算公司强强联手的合作，混合计算服务和量子应用程序商业化时代即将来临。（来源：NEC官网）

原文链接：https://jpn.nec.com/press/202006/20200630_01.html

 

IBM发布量子计算在生命科学领域的应用报告

 

IBM发布量子计算在生命科学领域的应用报告。报告指出：在五年之内，量子计算可能会被专业人士和开发人员广泛使用，以解决曾经被认为无法解决的问题。在生命科学领域，利用量子计算有望打破现有一系列用例。这些包括：

1.通过将基因组和结果联系起来创建精确的药物疗法

2.通过提高小分子药物发现的效率来改善对患者的治疗

3.基于蛋白质折叠预测开发新的生物产品（来源：IBM官网）

原文链接：

https://www.ibm.com/thought-leadership/institute-business-value/report/quantum-life-sciences

 

首个直观的量子计算机高级编程语言诞生

 

在2020 PLDI会议上（程序语言和编译技术领域的顶级会议），苏黎世联邦理工学院的计算机科学教授Martin Vechev介绍了一种量子计算机的高级编程语言Silq，使其可以像传统计算机一样简单，可靠且安全地对量子计算机进行编程。

与现有的其它编程语言相比，该语言更安全、更简单、更快、更直观且更易于理解，它使程序员能够更好地对量子计算机进行编程，从而能够充分利用量子计算机的潜力。该算法已发布在其官网上。（来源：ACM数字图书馆官网）

原文链接：

https://dl.acm.org/doi/10.1145/3385412.3386007