周报丨两家中国量子公司入选50家聪明公司

  本周,《麻省理工科技评论》揭晓2021年度50家聪明公司(TR50)名单,其中两家两家量子公司入选——玻色量子、图灵量子,分别来自中国北京和上海。

  玻色量子:采用“相干量子计算”技术路线,拥有覆盖光量子计算机关键技术的专利体系,已开发上线量子生物医药和量子金融两个云计算平台,其设备无需超低温环境,在室温下即可运行。突破量子计算概念验证阶段,将量子计算实际应用在生物医药领域,在行业内首次使用100量子比特模拟实现了蛋白质靶向药物(TACE-AS)的分子构象生成的量子加速应用。

  图灵量子:成立不到一年已完成了从实验室迈向产业化的过程,已发布的核心产品包括全系统集成的商用科研级专用光量子计算机——TuringQ Gen 1、三维光量子芯片及超高速可编程光量子芯片等,自主研发的首款商用光量子计算模拟软件FeynmanPAQS开始试商用,弥补了国内光量子EDA领域技术和产品的空白。已在实验上实现了单片集成128个全同量子光源的阵列芯片,这是目前有报道技术中能实现的最大规模的全同可扩展量子光源阵列。在无需额外辅助工艺的情况下,图灵量子可以将数百个量子光源的双折射飘动控制在5%以下,所发射的光谱飘动低于1nm。

  目前,已有中国、德国和英国三个研究团队,独立地进行了量子加密方法的原理验证实验,即使使用的设备的行为与预期的不完全一样,也可以保护信息。这三个实验分别展示了称为设备无关量子密钥分发(DI-QKD)的加密方法的各个方面。研究人员已经在数学上证明了DI-QKD的安全性。标准的经典加密方法不存在这样的证明,它依赖于分解大数的计算难度。研究人员预计,未来的量子计算机将能够快速分解这些数字,从而使得当前的经典加密过时。另一方面,DI-QKD提供了“对抗具有任意处理能力甚至是量子计算机的对手”的安全性。

  虽然这三个实验使用了类似的DI-QKD方法,但它们之间存在显着差异。在他们的实验中,中国使用了纠缠的光子,英国使用了纠缠的锶离子,而德国使用了纠缠的铷原子。目前,只有英国的实验完成了整个DI-QKD协议,在大约8小时内生成了一个95000比特的加密密钥。德国的实验在两天内产生了几千比特,足以用于一小部分密钥,但由于时间限制,它没有完成密钥。中国的实验因探测器无法跟踪足够多的纠缠光子来完成任务,因而也没有生成完整的密钥。一旦他们提高了检测效率,该团队表示他们的系统应该只需要几分钟就可以制作密钥。

  在所有的实验中,Alice和Bob都相距不到一公里。在中国它们相距20到220m,在德国相距400m,而在英国它们仅相隔2m。由于这些距离限制,演示尚未表明DI-QKD可以成为一种实用技术。为此,研究人员需要证明这些方法在千米范围内的可行性,且还需要更快地生成密钥的方法。

  7月27日午间,由合肥国家实验室、中国科学技术大学、中科院上海技术物理研究所、中科院上海微小卫星创新研究院、济南量子技术研究院等联合研制的世界首颗量子微纳卫星“济南一号”在酒泉卫星发射中心搭载“力箭一号”运载火箭成功发射。该卫星的科学目标是在世界上首次实现基于微纳卫星和小型化地面站之间的实时星地量子密钥分发,为构建低成本、实用化的天地一体化广域量子保密通信网络奠定基础。

  中国科大牵头研制的“墨子号”量子科学实验卫星首次实现了星地量子密钥分发、洲际量子密钥分发、基于纠缠的无中继量子密钥分发等一系列国际领先的空间量子科学实验,并与地面光纤量子保密通信骨干网“京沪干线”构成首个天地一体化广域量子保密通信网络的雏形,开展了一系列技术验证和应用示范。

  研究团队成功攻关低成本小型化量子密钥分发技术、实时密钥提取技术等关键技术,完成星载量子密钥分发终端、微纳卫星平台研制,将量子微纳卫星的重量降低到墨子号的约1/6、光源频率提升约6倍、密钥生成时效性提高2-3个数量级,配合小型化地面站系统,可完成实时星地量子密钥分发实验,并开展技术验证及应用推广。

  中国科学技术大学和济南量子技术研究院组成的研究团队在物理上直接相隔12.5公里的两个原子量子存储器之间建立后选择纠缠。这是迄今为止实现的最长物理分离。研究团队在一个节点中创建原子-光子纠缠,并通过电磁感应透明将光子发送到第二个节点进行存储。他们利用频率下转换和上转换,通过20.5公里的现场部署光纤实现低损耗传输。通过检索光子,最终存储器之间的纠缠被验证具有90%的保真度。

  谷歌Quantum AI团队宣布发布开源量子编程框架Cirq的第一个完整版本。它是为近期的量子计算机设计的一个用于编写、运行和分析程序结果的Python框架。1.0版本的意义在于支持这些系统的绝大多数工作流程,并且被认为是一个稳定的应用程序交换程序接口(API)。

  Cirq是谷歌硬件团队用来编写在谷歌量子计算硬件上运行的量子程序的通用语。因而能够在ReCirq存储库中发布开源代码,供任何人检查和扩展这些实验。现在已经在Cirq之上建立了一个健康的图书馆社区,支持不同的量子计算研究领域。包括:Tensor Flow Quantum、Open Fermion、Pytket(pytkey-cirq)、Mitiq和Qsim。来自业内公司的众多量子计算云服务也集成/标准化了Cirq。用Cirq编写的程序可用于通过AQT、IonQ、Pascal、Rigetti和IQM供应商运行。此外,Cirq可以在Azure Quantum上运行,在Azure Quantum支持的硬件上运行。还可以使用新发布的Quantum Virtual Machine对Google的量子计算硬件进行逼真的噪声模拟。

  Cirq还被用于帮助开发量子象棋,这是一种使用叠加和纠缠的国际象棋版本。随着量子计算硬件的规模和复杂性继续增长,该团队将继续制作软件来支持这种增长,未来将需要越来越多的框架、编程语言和库来实现更复杂的量子计算。

  本轮融资是欧洲量子计算公司融资规模最大的一次,IQM将利用这笔资金扩大国际业务并加速产品开发,重点是开发量子处理器以帮助应对气候危机。

  IQM专注于提供可以安装在研究实验室和超级计算中心的本地全栈处理器,采用一种特定于应用的方法,通过与客户的协同设计来创建针对特定用例进行优化的机器。该公司的一个重要用例是气候变化,其中量子计算机可能能够在能源网优化或电池化学设计等领域提供帮助。

  中性原子量子计算公司Pasqal与其合作伙伴查尔斯·法布里实验室(Le Laboratoire Charles Fabry)和CNRS(法国国家科学研究中心)在arXiv上的一篇论文报告了在光镊中实现了最多361个原子的大型组装阵列,证实了扩展中性原子量子比特的能力。这一里程碑也验证了Pasqal的技术路线个量子比特。

  谷歌宣布将扩大对澳大利亚麦考瑞大学和悉尼科技大学(UTS)的量子计算研究投资,并与悉尼大学和新南威尔士大学建立新的合作伙伴关系。这项合作研究将有助于解决具有全球意义的问题,并将涵盖量子算法和量子硬件研究的各个领域。研究团队将研究如何使量子计算变得有用和可用,探索传感、通信和材料科学等应用领域。

  在谷歌发的博客文章中,引用了该公司希望在“数字未来倡议”下推动的量子算法工作的四个例子:麦考瑞大学教授Dominic Berry是在量子计算机上模拟量子系统的专家,可用于为肥料和电动汽车电池等多种产品设计新材料和化学品;

  新南威尔士大学的Susan Coppersmith教授是凝聚态物理学专家,正在研究使用硅和锗等传统电子材料构建量子处理器;悉尼大学副教授Ivan Kassal正在开发新的量子算法来模拟化学反应,以更好地了解污染如何影响我们的大气和生态系统;UTS的Michael Bremner教授擅长识别性能优于经典计算机的量子计算应用程序。

  7月27日,金融量子计算初创公司Multiverse Computing宣布与位于马德里的博世汽车电子厂合作开展一项研究项目,在工厂的虚拟复本或“数字孪生”中利用量子计算的力量。

  Multiverse正在博世实施基于量子的优化算法,为全球多家原型设备制造商提供尖端电子元件。Multiverse的软件解决方案将利用数据评估单个设备的性能以及生产流程,以加强质量控制并提高整体效率,包括能源和废物管理。

  两家公司预计将在今年晚些时候在马德里工厂取得当前阶段的成果(开发和实施定制的量子和量子启发算法),并可能在博世制造工厂的生产环境中进行整合。

  法国量子光子学公司Quandela宣布发布一款连接器,让量子计算机的科学家和开发人员可以使用其Perceval软件,在光子处理器上运行来自第三方框架的量子比特代码,从而受益于光量子计算的所有优势。

  Perceval是Quandela于2022年3月开发并推出的软件套件,是一个用于光量子计算的开源软件平台。它允许用户定义光量子电路,实现和开发算法和协议,并在各种优化的模拟后端上运行这些,并在今年晚些时候在真正的光量子处理器上运行。

  Perceval的最新版本引入了连接器。这些为基于门的量子比特处理(例如,Qiskit)量身定制的第三方框架打开了光子处理的世界。该版本还融合了一些光量子计算的最新进展,包括LOv演算,这是一种图形重写工具,特别是能够自动简化光量子线路。

  纽约市立大学城市学院的研究团队表示,在使用量子计算机研究和预测大量相互作用的量子粒子的状态如何随时间演变方面取得了重大进展。这是通过开发一种他们在IBM量子计算机上运行的量子算法来完成的。该研究成果发表在了《物理评论快报》上。

  研究团队确定了一个准一维模型,该模型捕获了分数量子霍尔态的几何特性和引力子动力学。然后,他们使用优化编译的Trotter电路在IBM量子计算机上模拟几何淬火和随后的引力子动力学,并采用定制的错误缓解措施。此外,研究团队开发了一种高效的、基于优化控制的变分量子算法,可以有效地模拟更大系统中的gaviton动力学。其结果为研究现有量子硬件上一类新的易处理模型中引力子的出现开辟了一条新途径。

  这项研究是与多所高校共同完成的,由美国国家科学基金会和英国工程与科学研究委员会资助。根据研究团队的结果,他们现在可以考虑使用量子计算机来研究许多其他由固体中电子之间的强相互作用引起的现象。

  由英国格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学和马克斯普朗克量子光学研究所组成的研究团队在《自然》杂志上概述了量子模拟的最新技术和未来前景,认为在模拟设备的专业应用中已经存在第一个实际的量子优势,并且全数字设备打开了全方位的应用,但需要进一步开发容错硬件。目前存在的混合数字模拟设备已经承诺在近期应用中具有极大的灵活性。就像空气动力学可以通过数字计算机或风洞中的模拟来研究一样,量子模拟不仅可以在未来的容错数字量子计算机上进行,而且现在已经可以通过专用模拟量子模拟器进行。

  Quantinuum科学家团队表示,在该公司的H1-2量子计算机上进行的实验表明,采用贝叶斯方法来训练的量子电路与未使用降维策略训练的电路相比,生成的电路执行速度更快,噪声更小。

  目前的硬件噪声和有限的量子比特阻碍了量子计算机的性能。因此,使用经典优化器来训练参数化的量子电路的变分量子算法,经常被用于当今量子技术的实际应用。研究人员用贝叶斯或概率方法重新制定经典优化器。在Quantinuum的离子阱量子计算机上进行的一项实验表明,移除门,尤其是双量子比特门,可以提供更快的执行速度和更少的硬件噪声。研究人员表示,这可能只是使用贝叶斯学习方法来提高量子性能的开始。

  Quantum-South已成为第一家加入IBM Quantum Network的拉丁美洲量子计算初创公司,将量子计算应用于航空和海运货运业的发展,包括提高物流效率的潜力。Quantum-South专注于处理可以映射到量子计算机的空运和海运货物的复杂优化问题。与经典系统相比,该公司旨在通过量子计算展示更好的结果,以帮助公司增加收入、降低成本并提高效率。

  通过加入IBM Quantum Network,Quantum-South将能够访问IBM的量子计算系统,以及公司的量子专业知识网络和Qiskit Runtime,这是是一种量子计算服务和编程模型,允许用户优化工作负载,并在量子系统上有效地执行它们的规模。此外,Quantum-South将继续为其员工提供职业培训,使他们能够利用IBM Quantum技术研究如何将新的潜在突破应用于货运行业。

  Quantum-South将继续致力于量子计算在行业中的应用,以支持空运和海运货物用例,这需要处理和搜索大量数据。该公司将使用IBM量子技术来开发、测试和运行潜在的更有效的货运物流解决方案的概念验证,例如高效的集装箱货物管理和飞机燃料优化方案等。此外,Quantum-South已经开发了金融服务方面的能力,并且还将在专注于资产组合优化的用例中工作。

  孟买环球商学院(UBS,Universal Business School)与Vitti基金会签署了一份谅解备忘录(MoU),将在孟买Karjat建立人工智能新兴和基础技术(AIEFT)创新中心,该合作旨在使发明家和企业家能够将创意转化为创造。

  作为协议的一部分,将在其Karjat校区建立了一个5000平方英尺的AIEFT创新中心,以支持学生学习。UBS表示还将推出新课程,包括机器学习、商业分析和使用Python、R、区块链技术、量子计算、物联网基础设施和实施、扩展现实和Unity的深度学习。

  根据协议,该伙伴关系旨在为创新提供一个生态系统,拥抱和支持创业,培育初创企业并孵化专门针对AIEFT技术的创新理念,构建产业能力人才、创业社区、创新能力提升流程和创业生态系统,建立产政学合作。

  7月26日,匈牙利文化与创新部长János Csák在布达佩斯罗兰大学(Eötvös Loránd Tudományegyetem)的量子计算演示中表示,匈牙利非常需要量子通信基础设施的发展,并需要在匈牙利配置这些基础设施。

  在演示中,来自罗兰大学信息学学院的研究人员展示了在该大学的Lágymányos校区和Trefort校区之间,使用基于量子的密钥分配在传统光纤电信网络上进行物理安全共享的加密密钥。该校由TamásKozsik领导的研究小组表示在效率方面,其开发的免费Piquasso模拟器是世界上最好的。在某些计算中,该应用程序的速度比当前市场领导者加拿大初创公司Xanadu开发的模拟器快四倍。

  匈牙利加入了欧盟于2019年启动了欧洲量子通信基础设施(EuroQCI)倡议,中标的QCIHungary财团旨在为匈牙利的国家量子通信基础设施奠定基础。

  印度理工学院马德拉斯分校(IIT马德拉斯)已获得2.1亿卢比(260多万美元)的赠款,用于“加速量子计算的基础和应用研究”。这笔资金是作为IIT马德拉斯和印度信息技术服务公司Mphasis之间签署的谅解备忘录(MoU)的一部分宣布的。

  根据谅解备忘录,IIT马德拉斯将与Mphasis合作建立一个量子实验室,以解决现实世界的商业和社会问题。他们还将专注于开发和吸引量子技术人才,为学生提供奖学金,并协助在该领域工作的初创公司。该研究所还将创建一个量子技术中心,以培养高素质的毕业生,还将与全球大学合作,并通过研讨会、同行评审论文和会议传播其研究成果。

  IIT马德拉斯表示,在未来五年,研究将集中在量子优化、量子金融、量子化学、量子通信、量子纠错和量子断层扫描等领域。

  为扩展量子计算机提供最前沿的解决方案的团队Lismikro获得了芝加哥大学Polsky中心的George Shultz创新基金的20万美元共同投资,并与一家主要的行业量子计算机开发商达成了保密协议。将帮助Lismikro与行业开发商合作开发最小可行产品(MVP),以解决关键的电力问题。还包括与多个行业开发商进行深入的技术讨论,并与一个或多个行业开发商达成联合开发协议。

  作为实验室创新奖学金计划(Lab Innovation Fellowship Program)的一部分,这家初创公司还参加了I-Corps国家计划和Compass的Cohort 4。该奖学金得到了芝加哥大学联合工作组计划的支持。通过该计划,两名研究员被选中,可在两个学术季度使用Polsky中心提供的计划和资源。

  信息加扰是指通过产生全局纠缠,在整个系统中快速传播初始本地化信息。这种效应通常通过测量失时顺序相关器的时间衰减来检测。然而,在实验中,这些相关器的衰减会受到来自各种来源的假正信号的影响。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员提供了一种简单而可靠的方法来挑选真正加扰的影响。这使地能够通过量化噪声背景的加扰程度来对加扰过程进行基准测试。研究人员还通过基于IBM云的量子计算机上的模拟来演示其协议。

  芝加哥大学的研究小组讨论了使用嵌入理论在含噪声中等规模量子计算机上进行固体电子结构计算的计算框架,并给出了特定类别材料的示例,即具有自旋缺陷的固体材料。这些系统有望构建未来量子技术,例如量子计算机、量子传感器和量子通信设备。尽管对量子架构的量子模拟还处于起步阶段,但现实系统的有希望的结果似乎是可以实现的。

  IBM开始使用美国国家标准与技术研究院(NIST)推荐的抗量子加密算法。7月27日,IBM表示与其他合作伙伴共同参与了NIST选择的四种算法中三种的开发。IBM于2021年4月推出的Z16大型机可以使用NIST批准的CRYSTALS-Kyber和CRYSTALS-Dilithium算法来创建抗量子数字签名。为此,大型机需要包含Crypto Express 8S卡,IBM还称该设备已准备好用于后量子加密,因为它采用了基于格的加密技术。

  大型电气设备制造商东芝已决定斥资约340亿日元(约17亿元人民币)再建一个研发设施,该设施生产了半个多世纪以来的尖端技术。其目的是更新设施并增强量子密码和可再生能源领域的竞争力。

  2022年7月27日,由工业和信息化部指导,中国信息通信研究院(以下简称“中国信通院”)主办的量子信息网络产业联盟(以下简称“联盟”)成立大会在京举行。工业和信息化部信息通信发展司司长谢存、中国通信标准化协会理事长闻库、工业和信息化部信息通信发展司一级巡视员刘郁林,信息通信发展司、科技司、电子信息司相关领导,以及联盟发起单位领导和代表参加会议。

  联盟第一届理事会由中国信通院副院长王志勤主持,会议审议通过了联盟章程、工作组职责、工作组管理办法,选举产生联盟首届理事会成员。中国通信标准化协会理事长闻库当选联盟理事长,中国信通院技术与标准研究所所长张海懿当选联盟秘书长。

  联盟在工业和信息化部指导下,由中国信通院联合40家量子信息领域相关高校、科研机构、企业公司等单位共同发起。下一步,联盟将积极发挥政产学研用桥梁纽带作用,为我国量子信息网络领域规划布局提供支撑建议,加强跨领域与行业交流,推动技术创新与应用探索,开展标准测评研究,培育和构建产业生态,更好地支撑我国经济、科技和社会发展。

  美国和爱尔兰岛的四个大型研究中心之间的合作伙伴关系已获得300万欧元的资金,用于加速量子互联网的创建。该投资代表了美国、爱尔兰和北爱尔兰之间的联合研发伙伴关系,对CoQREATE(Convergent Quantum Research Alliance in Telecommunications)伙伴关系的投资将创造至少10个研究职位,以研究将构成量子互联网基础的技术。

  CoQREATE项目创建了一个独特的跨国协作环境,汇集了新兴量子技术和经典网络技术的专业知识。它寻求与当今的网络建立联系并从中学习,以加速量子互联网的创建。工作将解决电信系统以及网络技术和应用集成领域的关键问题。汇集了不同的研究社区,帮助发挥量子计算的潜力,并推动科学、工业、经济和社会的变革性进步。

  银行业巨头摩根大通已聘请前新加坡国立大学教授Charles Lim担任该公司的量子通信和密码全球负责人。Charles Lim已在《自然》、《自然·通讯》、《自然·光子学》和《npj Quantum Information》期刊上发表了大量文章。Charles将在摩根大通领导该公司与量子通信相关的研究活动,特别是量子密钥分发。

  最近,来自中国、德国和英国的三个研究团队首次实现了设备无关量子密钥分发(DI-QKD),Charles Lim是作者之一。

  近日,欧盟委员会批准了一个量子通信网络项目——PTQCI,该项目由包括技术和安全领域相关的葡萄牙组织的财团于今年三月提交。随着欧盟委员会批准第一个网段的申请,葡萄牙的量子通信网络的创建更加接近。

  该项目目标是在葡萄牙国家安全办公室与Deimos Engenharia ME公司的协调下,通过地面连接在国家层面实施第一个超安全的量子通信基础设施。它还旨在使用量子密钥分发等量子加密技术来准备空间链接。

  近日,清华大学、北京量子信息科学研究院龙桂鲁教授、王泽国博士、魏世杰博士和英国南安普顿大学Lajos Hanzo院士提出了一个对称密码算法的量子攻击方案,有可能对DES等对称加密算法形成致命威胁,从而影响对称密码算法在量子计算时代的安全性。该研究成果发表在《SCIENCE CHINA Information Sciences》上。

  龙桂鲁教授等提出的新的攻击方法采用VQA(变分量子算法),他们研究了对称密码算法S-DES在VQA攻击下的安全性。他们根据一段已知的明文及其对应的密文,构建了一个哈密顿量,该哈密顿量的基态对应该密文的量子态,然后通过采用变分的方式去寻找哈密顿的基态,找到了基态,就可以得到加密的密钥。简单地说,VQA就是构造一个量子线路,其中有若干含有参数的量子门,对这些参数进行变分,得到最小值。他们采用了6种含参量子门和2种不同的求极值方法,共12种不同的变分策略进行计算,其结果如文中表2所示。在2种求极值方法中,梯度下降方法比单纯形法更好,平均需要30-56次搜索即得到密钥,这与Grover攻击方法需要的32次差不多。

  虽然平均次数和Grover算法差不多,但是变分方法的搜索次数并不固定,有一个变化区间。在一些情况下,其搜索次数比Grover算法要低得多,甚至低到只有2次的情况。研究团队对于相同的哈密顿量和参数,共做了30次重复运算,超过94次还没有收敛的话,就停止搜索。最小的搜索次数是2。搜索次数在2-5次之间时,共有10次,占了三分之一,是一个不小的比例。有3次是在搜索了94次以后没有结果停止的。在实际计算当中,可以把截止搜索次数设定的更低一些,这样就可以有更多的时间去尝试搜索次数小的那些变分方案。如果本研究的结果在更大规模的密码算法中,如AES-128,依然成立,将进一步强化这一估测,并对未来的信息安全的路线产生重大影响。

  PQC 1.0是清华大学无锡应用技术研究院产业化公司无锡沐创集成电路设计有限公司(以下简称“沐创”)率先推出的、当前世界第一款支持NIST第三轮优胜算法的商用密码芯片,对保障量子计算时代的信息安全具有重大意义。

  PQC1.0采用28nm工艺,芯片面积小于3mm2,功耗150mW,抗量子攻击密码算法性能相比Apple M1、ARM Cortex-A72等主流CPU最高可实现20倍的计算加速,能量效率提升2个数量级以上。此外,沐创还同步推出了PQC开发板,同时支持抗量子攻击密码应用方案和商密方案开发。

  PQC 1.0具备统一的灵活计算架构,可验证后量子密码体系在现有安全平台上的应用效果,协助客户进行后量子密码体系迁移并提供开发组件,帮助行业开展面向抗量子攻击公钥系统的迁移准备,推动对抗量子攻击安全体系的快速商用。

  近日,美国橡树岭国家实验室的研究团队报告了量子密钥分发(QKD)在智能电网通信认证中的首次使用,展示了跨能源输送基础设施环境的智能电网通信基于量子密钥的身份验证。该研究成果发表在《科学报告》上。

  他们所开发的方法在软件包中进行了原型设计,以管理和利用加密密钥来验证用于监督控制和数据采集(SCADA)的机器对机器通信。其所开发的系统利用了一种灵活且可扩展的智能电网通信协议:发布-订阅方法。此外,还使用了商业的Qubitekk量子密钥分发系统的密钥以及Carter-Wegman身份验证协议,其原则上提供信息论安全性。通过演示,量子和经典安全技术已被证明可以在能源基础设施中工作,以验证数据和控制通信,提供长期安全,能够超过预期的基础设施服务年限。所报告技术的未来发展可能包括通过智能电网制造商进行全面硬件集成。此外,具有完全集成电力电子系统的硬件平台目前正在电网研究集成和部署中心(GridC)的新设施中开发。该设施可以将所提出的实施方案完全扩展到多个电力电子系统和集成演示中。另一方面,在网络安全方面,之前的工作展示了电网上的可信中继,但没有展示如何使用分布式密钥。未来的工作将集中在开发可扩展的安全通信,包括更广泛的电力基础设施设备。

  该公司为这个项目开发的技术独立于正在使用的区块链类型,因此它不仅可以应用于Solana区块链,还可以应用于比特币、以太坊等其他公共区块链,以及大多数私人商业区块链。其集成的方法是独一无二的,因此,该公司计划与其合作伙伴Talent Summit一起提交专利申请,其合作伙伴已接受并支付了概念证明(PoC)的交付。我们的下一步将是创建并展示一个量子安全钱包,而Talent Summit将计划商业开发和推出QNT-量子原生代币。

  该公司受委托开发世界上第一个为代币、NFTs、Metaverse智能合约、去中心化金融(DeFi)设计的量子安全区块链。预计这种量子安全的区块链将能够抵御网络攻击,包括来自量子计算机的攻击。

  在与英国国防科学与技术实验室的合作和资助下,伯明翰大学的一个量子物理学家团队设计了一个新方法,不仅可以减小下一代原子钟的尺寸,还可以使其足够坚固,可以走出实验室,在“现实世界”中使用。

  该团队首席研究员Yogeshwar Kale博士表示,可运输的光学时钟不仅有助于改进大地测量,而且还将作为监测和识别早期地震和火山等地球动力学信号的先导。但由于它们的尺寸太大而导致难以部署,以及对环境条件的敏感性限制了它们在不同地方之间的运输。面对这些挑战,该团队提出了一种解决方案,在一个约120升、重量不到75公斤的“盒子”中解决了这两个难题,这是迄今为止光学晶格原子钟最小的封装。该研究工作发表在《量子科学与技术》上。

  下一代原子钟利用激光产生并测量原子中的量子振荡。可以高精度地 测量这些振荡,并且从频率上也可以测量时间。新设计的核心是一个超高真空室,比量子计时领域中使用的任何一个都小。该腔室可用于捕获原子,然后将它们冷却到非常接近“绝对零度”,使它们达到可用于精密量子传感器的状态。该团队证明他们可以在不到一秒的时间内在室内捕获近16万个超冷原子。此外,他们还展示了他们可以将系统运送超过200公里,然后在不到90分钟的时间内将其设置为准备好进行测量。在运送中,该系统能够承受高于室温8度的温度升高。

  美国芝加哥大学与伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校将联合在10月4日-11月20日期间,提供为期七周的在线课程,通过演示、模拟和技术实践经验为学生进入量子领域做好准备。课程面向具有10年以下的专业经验的早期职业人士,物理学、计算机科学、工程或数学等科学类专业的大学生或研究生,以及寻求过渡到量子领域的职业中期专业人士。该课程将包括每周两次为期七周的在线晚间讲座和自定进度的模块,以教授学生量子计算和通信的理论和实践基础知识。课程涵盖的主题包括量子信息和计算的线性代数框架,对量子电路、基本量子通信协议以及量子网络和量子计算中使用的物理组件进行编程。

  课程第一周侧重于量子信息的基础和原理。学生将了解不同类型的量子网络应用协议以及量子比特、布洛赫球和量子演化的数学形式。第二周,学生将学习如何计算纠缠系统上量子测量的期望值,并了解密度矩阵和基本噪声模型。第三周,学生将学习量子编程的基础知识。第四、五周侧重于量子通信。第六周,将了解量子网络硬件。最后一周侧重于量子网络协议和模拟。

  麻省理工学院和德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们通过使用一套先进的光谱工具,首次捕捉到了隐藏在平衡宇宙中的光诱导亚稳态的快照。通过在具有纳米级电子密度调制的二维晶体上使用单次光谱技术,他们能够实时查看这种转变。科学家们展示了由电子调制晶体中的超短激光脉冲诱导的隐藏量子相的诞生和演变。该研究成果发表在《科学·进展》上。

  科学家们开发了一种最先进的激光方法,该方法可以‘制作’量子材料中不可逆过程的电影,时间分辨率为100飞秒。研究人员还开发了一种独特的方法,该方法涉及将单个探测激光脉冲分成数百个不同的探测脉冲,这些脉冲在切换之前和之后的不同时间都到达样品,由单独的超快激发脉冲启动。通过测量这些探针脉冲中的每一个在从样品反射或透射样品后的变化,然后将测量结果像单独的帧一样串在一起,他们可以构建一个电影,提供对发生转变的机制的微观洞察。

  通过在单次测量中捕获这种复杂相变的动力学,作者证明了电荷密度波的熔化和重新排序导致了隐藏状态的形成。虽然这项研究是使用一种特定材料进行的,但研究人员表示,现在可以使用相同的方法来研究量子材料中的其他奇异现象。这一发现也可能有助于开发具有按需光响应的光电设备。

  1962年,交流约瑟夫森效应被预测,并在1963年通过实验观察到,作为光子辅助库珀对隧穿的量子化“电压阶跃”(Shapiro阶跃)是量子力学中最基本的现象之一,对于计量量子电压标准至关重要。物理上的双重效应,即交流相干量子相位滑移(CQPS),光子辅助的磁通量通过超导纳米线的隧穿效应,被设想为量子化的“电流阶跃”。交流CQPS的基本物理意义还辅以未来电流标准的实际重要性,这是关闭量子计量三角的一个缺失元素。2012年,CQPS被证明为超导纳米线中磁通量量子的叠加。然而,由于缺乏合适的材料和电路工程中的挑战,超导体中的直流平坦电流阶跃是迄今为止唯一无法实现的的超导基本效应。

  由英国伦敦大学、德国莱布尼茨光子技术研究所和芬兰量子技术卓越中心组成的研究团队在《自然》杂志上报告了对超导纳米线中双夏皮罗阶跃的直接观察。陡阶跃在高达26 GHz的频率下清晰,电流值为8.3 nA,并受限于当前设置带宽。30年前理论上预测了小约瑟夫森结中的电流阶跃,但约瑟夫森结中不可避免的扩大阻碍了实验的直接观察,他们通过在感应环境中放置细NbN纳米线来解决这个问题。

  香港大学研究团队通过超级计算机的大规模模拟,发现了明确的证据来表征高度纠缠的量子物质相——量子自旋液体(QSL),一种即使在非常低的温度下仍然是无序的物质相。这项研究最近发表在《npj-量子材料》上。

  在二维晶格模型Kagome晶格量子自旋模型的一个阶段中成功探索了这种拓扑序具有内在量子纠缠,并由具有Z2(2阶循环群)拓扑顺序的科学家通过在超级计算机上精心设计的数值实验提出。他们对拓扑纠缠熵的明确结果从数值的角度强烈表明在高纠缠量子模型中存在QSL。该团队对两种不同长宽比的格子进行了实验,以保证结果的可靠性。研究人员用一条直线来拟合纠缠熵与纠缠边界长度之间的关系,使得拓扑熵应该等于直线的截距。结果得到拓扑熵值为1.4(2),与Z2量子自旋液体的拓扑熵预测值为2ln(2)一致。研究结果从数值的角度证实了QSL的存在。

  美国橡树岭国家实验室的科学家们使用中子散射来确定特定材料的原子结构是否可以承载一种称为螺旋自旋液体的新物质状态。通过跟踪层状三氯化铁磁体蜂窝晶格上称为“自旋”的微小磁矩,该团队发现了第一个容纳螺旋自旋液体的二维系统。该研究成果发表在《物理评论快报》上。

  蜂窝晶格可以容纳螺旋自旋液体,其中自旋形成波动的开瓶器状结构。在该项研究之前,一直缺乏二维系统中这一阶段的实验证据。二维系统包括层状晶体材料,其中在平面上的相互作用比在堆叠方向上的相互作用更强。科学家将三氯化铁确定为测试该理论的最佳平台。每个蜂窝状的铁层的上方和下方都有氯原子,构成了氯-铁-氯板块。一块板顶部的氯原子通过范德华键与下一块板底部的氯原子相互作用非常微弱。这种弱键使得像这样的材料很容易剥离成非常薄的层,这对于开发设备和理解量子物理学从三维到二维的演变很有用。

  这一发现为未来可能推动下一代信息技术的物理现象研究提供了一个试验台。其中包括可能在量子计算中被证明有前途的分子或集体量化振动,以及可以推进高密度数据存储的新型磁自旋纹理。

  由瑞士苏黎世瑞士联邦理工学院和维也纳大学的研究小组已经开发出无光学腔压缩技术。在每个实验中,直径为100纳米或更小的悬浮二氧化硅纳米球取代了振动膜。这一技术可以调整光的振幅和相位,并且可以在室温下实现。

  研究人员使用显微镜收集散射回激光源的光,然后使用标准技术连续测量其相位和幅度。两个团队都表明,结合相位和幅度的参数的波动会自动降低到普通光束的预期值以下。在低温下的实验中,苏黎世瑞士联邦理工学院团队测量了25%的压缩。在室温下,维也纳团队达到了18%。在腔体实验中实现的最高光机械压缩率为42%。两个团队都认为纳米粒子方法可以达到或超过这个标准。

  日本理化学研究所(RIKEN)的一位理论物理学家Ryusuke Hamazaki推导出了宏观系统发生变化的最大速度的表达式,这将加深对非平衡系统中量子现象的理解。

  通过采用局部概率守恒定律,Ryusuke Hamazaki开发了一个通用框架,用于推导宏观系统比许多传统系统更严格的速度限制,首次展示了在任意图上定义的可观察对象的期望值的速度,该图可以描述一般的多体系统,受可观察对象的“梯度”限制,而传统的速度限制取决于可观察对象的整个范围。这个框架能够为宏观酉动力学推导出新的量子速度极限。与之前的界限不同,当过渡哈密顿量的期望值增加时,速度限制会降低;这直观地描述了时间和量子相位差之间的一种新的权衡关系。其界限依赖于瞬时量子态,因此可以实现相等条件,这在概念上与Lieb-Robinson界限不同。研究发现,除了宏观可观测量的期望值之外,宏观量子相干的速度可以通过一般方法从上面限定。新获得的界限在粒子系统中的输运现象和多体自旋系统中的非平衡动力学中得到验证。研究还证明,其策略可用于为随机系统(包括量子系统)中的宏观跃迁寻找新的速度限制,其中边界由熵产生率表示。其工作基于局部守恒定律阐明了新的速度限制,为各种类型的非平衡量子宏观现象提供了基本限制。

  德国马克斯-普朗克量子光学研究所的研究人员开发了一种用于分子气体的新型冷却技术。它可以将极性分子冷却到几纳开尔文,研究团队是利用基于旋转的微波场来克服这一障碍,它有助于在冷却过程中通过能量屏蔽稳定分子之间的碰撞。通过这种方式,马克斯普朗克的研究人员成功地将钠钾分子气体冷却到绝对零度以上的十亿分之一度。在研究过程中,他们创造了新的低温记录。未来,这项新技术将允许创造和探索多种形式的量子物质,这些形式直到现在还无法通过实验获得。

  这一结果可能对量子效应和量子物质的研究产生深远的影响。由于新的冷却技术非常简单,它也可以集成到大多数具有超冷极性分子的实验装置中,因此该方法应该很快就会得到广泛的应用,并有助于产生相当多的新发现。微波辅助冷却不仅开启了对超流体和超固体等特殊物质状态的一系列新研究,此外,它可能对量子技术有用。例如,在量子计算机中,数据可能由超冷分子存储。

  由美国达特茅斯学院和圣安瑟伦学院等多所高校组成的研究团队撰写的一项理论研究提出了一个新框架,用于以与广义相对论兼容的方式识别子系统和相关性。该研究论文发表在《物理评论快报》上。

  研究人员表示其工作可以应用于构建时空的量子描述。在他们的框架中,子系统不是将复合建筑部件粘合在一起形成一个更大的系统,而是根据人们可以进行的测量类型从复杂系统中产生。研究人员应用这一思想建立了一个识别子系统的框架,这与相对论是一致的,并且发现子系统的概念不再是客观的。

  研究团队利用量子信息理论研究了许多不同的理论问题,例如:当巨大的天文物体加速到极端水平时引起的时空涟漪,如何影响系统之间的纠缠;如何在量子尺度上定义功,当力作用在物体上时传递多少能量的量度。

  大连理工大学、天津大学和英国思克莱德大学的研究人员讨论并总结了原子及近原子尺度制造(ACSM)流程的基本原理,旨在找出阻碍其实现的内在问题。该研究论文发表在International Journal of Extreme Manufacturing期刊上。

  该论文首先讨论了制造中的量子力学,然后在此基础上解释了原子-原子和能量束-物质相互作用的性质。随后总结了几个ACSM过程的机制,并回顾了它们的建模技术,以介绍模拟研究的发展。在对当前研究进行讨论后,提出了ACSM未来的基础研究,包括工艺建模、材料选择或制备以及制造工具和环境的控制。

  可以通过提高图案分辨率来改善制造确定性,因为这可以控制少量原子而不会干扰其他周围的原子。当制造原子或接近原子尺度的图案时,还需要采取一些措施来维持其稳定性,以便制造的结构能够保持其功能。稳定性的两个重要决定因素是表面化学反应性和与晶格结构和原子相互作用相关的结构性质。为了提供长期的循环稳定性,必须专门设计或修改原子或接近原子尺度的结构,并且需要合理选择衬底材料。

联系我们

010-58937318