一周要聞 | “墨子號(hào)”之后，中國空間量子科學(xué)往哪走？

摘要

? 美國提出《國家量子倡議再授權(quán)法案》

? 英國多項(xiàng)舉措推動(dòng)量子經(jīng)濟(jì)國家愿景

? 中國計(jì)劃構(gòu)建低軌量子密鑰衛(wèi)星組網(wǎng)、中高軌量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

? 兩項(xiàng)量子密鑰分發(fā)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)落地實(shí)施

政策戰(zhàn)略

一、國際

①美國提出《國家量子倡議再授權(quán)法案》

11月3日，美國眾議院科學(xué)、空間與技術(shù)委員會(huì)正式提出H.R. 6213號(hào)法案——即《國家量子計(jì)劃再授權(quán)法案》。該法案修改了許多跨機(jī)構(gòu)量子計(jì)劃的目標(biāo)，確保量子研究能夠超越基礎(chǔ)科學(xué)，進(jìn)入應(yīng)用研究、示范和商業(yè)化階段，以持續(xù)推動(dòng)美國的量子科學(xué)與技術(shù)發(fā)展，并保持全球領(lǐng)先地位。（來源：眾議院科學(xué)、空間與技術(shù)委員會(huì)官網(wǎng)）

原文鏈接：
https://science.house.gov/2023/11/the-national-quantum-initiative-reauthorization-act

②英國多項(xiàng)舉措推動(dòng)量子經(jīng)濟(jì)國家愿景

11月2日，在英國國家量子技術(shù)展示會(huì)上，英國科學(xué)大臣闡述了，政府如何繼續(xù)實(shí)現(xiàn)其到 2023 年成為量子經(jīng)濟(jì)體的愿景.

具體包括：?jiǎn)?dòng)英國量子標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)項(xiàng)目；為6個(gè)項(xiàng)目提供超過1000萬英鎊的資金，以加快量子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組件和系統(tǒng)的開發(fā)；為與加拿大的合作提供超過400萬英鎊資金，開發(fā)用于商業(yè)用途的實(shí)際量子技術(shù)；英國國家量子計(jì)算中心與IBM建立合作伙伴關(guān)系，為用戶提供IBM全系列量子機(jī)器的云訪問服務(wù)；英國和澳大利亞簽署《量子技術(shù)合作聯(lián)合聲明》，推進(jìn)在量子技術(shù)創(chuàng)新、研究和商業(yè)化方面的合作。（來源：英國政府官網(wǎng)）

原文鏈接：
https://www.gov.uk/government/news/new-technologies-on-show-at-quantum-showcase-as-science-minister-drives-forward-uks-25-billion-quantum-strategy

③美國能源部授予1140萬美元用于聚變能源研究的量子信息科學(xué)

10月30日，美國能源部（DOE）宣布將撥款1140萬美元，用于資助在“聚變能科學(xué)量子信息科學(xué)研究資助機(jī)會(huì)公告”中競(jìng)選出的，與聚變和等離子體科學(xué)相關(guān)的六個(gè)量子信息科學(xué)（QIS）項(xiàng)目。這六個(gè)項(xiàng)目將在現(xiàn)有和近期量子計(jì)算機(jī)上推進(jìn)開發(fā)與聚變和等離子體物理相關(guān)的量子算法，開發(fā)新型等離子體高靈敏度測(cè)量技術(shù)，并探索使用高能量密度物理方法來發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新型QIS材料。（來源：美國能源部官網(wǎng)）

原文鏈接：
https://www.energy.gov/science/articles/department-energy-announces-114-million-research-quantum-information-science

④德國北威州Qugrids 項(xiàng)目將量子技術(shù)用于能源網(wǎng)

11月2日，在由于利希研究中心統(tǒng)籌的北威州Qugrids項(xiàng)目中，研究人員正在研究如何將量子技術(shù)用于能源網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和運(yùn)行。該項(xiàng)目于11月1日啟動(dòng)，北萊茵-威斯特法倫州文化和科學(xué)部為Qugrids提供了300萬歐元的資助。（來源：于利希研究中心網(wǎng)站）
原文鏈接：
https://www.fz-juelich.de/en/news/archive/announcements/2023/nrw-researchers-to-exploit-quantum-technologies-for-energy-grids

二、國內(nèi)

①中國計(jì)劃構(gòu)建低軌量子密鑰衛(wèi)星組網(wǎng)、中高軌量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

近日，中國科學(xué)院院士王建宇在第三屆中國空間科學(xué)大會(huì)上表示：“近地軌道量子關(guān)鍵衛(wèi)星組網(wǎng)和中高軌道量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是未來主要發(fā)展方向?！痹诘蛙壠脚_(tái)上，科學(xué)家計(jì)劃組建低軌量子密鑰衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，可由多顆衛(wèi)星組成低軌量子密鑰衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，為我國提供保密通信和密鑰分發(fā)服務(wù)。在中高軌平臺(tái)上，科學(xué)家將開展量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目，目標(biāo)是進(jìn)行萬公里全天時(shí)量子通信實(shí)驗(yàn)，并于經(jīng)典通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無縫銜接，為量子通信的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。（來源：中國科學(xué)報(bào)）

原文鏈接：

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/10/510381.shtm

②湖北開展省級(jí)制造業(yè)創(chuàng)新中心培育建設(shè)工作 聚焦量子科技等新興特色產(chǎn)業(yè)

近日，湖北省經(jīng)信廳辦公室發(fā)布關(guān)于《開展2023年度省級(jí)制造業(yè)創(chuàng)新中心培育建設(shè)工作》的通知。其中省級(jí)制造業(yè)創(chuàng)新中心培育的重點(diǎn)，聚焦于量子科技等九個(gè)新興特色產(chǎn)業(yè)，以及光電子信息等五大優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，兼顧各地特色產(chǎn)業(yè)、支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展。（來源：湖北省經(jīng)濟(jì)和信息化廳官網(wǎng)）

原文鏈接：
http://jxt.hubei.gov.cn/fbjd/zc/qtzdgkwj/gwfb/202310/t20231027_4917118.shtml

③蘇州加快培育未來產(chǎn)業(yè) 推動(dòng)量子技術(shù)發(fā)展

近日，蘇州市人民政府發(fā)布關(guān)于加快培育未來產(chǎn)業(yè)的工作意見，重點(diǎn)發(fā)展量子技術(shù)等未來產(chǎn)業(yè)。包括開展高性能量子計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)量子芯片、量子-電子協(xié)同算力網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化探索，搭建量子計(jì)算云服務(wù)平臺(tái)，強(qiáng)化圖形化編程和量子任務(wù)管理，推廣量子計(jì)算算力服務(wù)，打造量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)體系。圍繞高成碼率、高集成度、超遠(yuǎn)安全傳輸距離、量子共纖傳輸?shù)攘孔油ㄐ胖攸c(diǎn)方向，開發(fā)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、量子路由器、量子交換機(jī)等關(guān)鍵核心設(shè)備，積極開展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和商用化方案探索，推動(dòng)量子通信在金融、政務(wù)、能源等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。（來源：蘇州市人民政府官網(wǎng)）

原文鏈接：

https://www.suzhou.gov.cn/szsrmzf/zfwj/202309/823685b66b07444ba6b312f6a817cfa1.shtml

④河南駐馬店加強(qiáng)數(shù)字政府建設(shè)

11月6日，駐馬店經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)管委會(huì)駐馬店經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)印發(fā)《駐馬店經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)加強(qiáng)數(shù)字政府建設(shè)實(shí)施方案（2023—2025年）》。在數(shù)字政府建設(shè)重點(diǎn)任務(wù)清單的完善數(shù)字政府制度規(guī)則部分，指出探索電子政務(wù)外網(wǎng)IPv6+創(chuàng)新實(shí)踐和量子通信等新技術(shù)融合應(yīng)用。（來源：駐馬店經(jīng)開區(qū)官網(wǎng)）

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https://www.zmdkfq.gov.cn/newsdetail/54/6022.html

產(chǎn)業(yè)進(jìn)展

一、國際

①KT與Telkom Indonesia合作 用量子密碼學(xué)等技術(shù)建設(shè)智慧城市近日，韓國電信公司KT宣布，已與印尼國有電信公司Telkom Indonesia簽署諒解備忘錄。通過諒解備忘錄，KT計(jì)劃將其智慧城市、量子密碼學(xué)和網(wǎng)絡(luò)安全等尖端ICT技術(shù)與Telkom的客戶和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合，在印度尼西亞新首都合作建設(shè)智慧城市。（來源：KT網(wǎng)站）
原文鏈接：

https://m.corp.kt.com/html/promote/news/report_detail.html?rows=10&page=1&datNo=18090#btn-total-open

②波音公司向芝加哥量子交易所投資超350萬美元 推動(dòng)量子研究和人才發(fā)展

近日，波音公司投資350萬美元用于擴(kuò)大與芝加哥量子交易所的合作伙伴關(guān)系。這一合作將支持早期職業(yè)科學(xué)家和新研究，助力該地區(qū)的量子生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展，以及下一代傳感器和網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)。（來源：芝加哥量子交易所官網(wǎng)）
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https://chicagoquantum.org/news/new-boeing-cqe-collaboration-will-develop-talent-advance-quantum-communications-and-sensing

③Innovate UK資助多家企業(yè) 推進(jìn)量子計(jì)算應(yīng)用

10月31日消息，在英國政府量子催化劑基金的第一階段競(jìng)爭(zhēng)過程中，量子軟件公司 Multiverse Computing、穆迪分析公司和牛津量子電路公司的聯(lián)合項(xiàng)目 "量子輔助洪水建模 "贏得英國創(chuàng)新基金會(huì) (Innovate UK) 資助，將利用量子計(jì)算解決大規(guī)模洪水建模研究中的計(jì)算難題，使洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管理更加準(zhǔn)確和高效。

11月1日，全棧量子計(jì)算公司Rigetti Computing宣布，已獲得Innovate UK資助，將通過使用量子機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來增強(qiáng)現(xiàn)有的反洗錢技術(shù)，提高當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)算法性能。與Rigetti一起參與這項(xiàng)工作的還有匯豐銀行、愛丁堡大學(xué)量子軟件實(shí)驗(yàn)室和國家量子計(jì)算中心。（來源：HPC Wire網(wǎng)站、Rigetti網(wǎng)站）

原文鏈接：

https://www.hpcwire.com/off-the-wire/multiverse-computing-wins-uk-funding-to-improve-flood-risk-assessment-with-quantum-algorithms/
https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-computing-awarded-innovate-uk-grant-enhance-quantum

④ParityQC獲DLR合同 開發(fā)全新分子模擬量子計(jì)算方法

11月2日，量子架構(gòu)公司ParityQC宣布，已獲得德國航空航天中心（DLR）的合同，利用量子計(jì)算開發(fā)原子和分子建模的新方法。該項(xiàng)目名為 QuantiCoM Q2H，旨在研究和展示利用量子計(jì)算改進(jìn)當(dāng)前科學(xué)和工業(yè)環(huán)境中的化學(xué)建模方法，項(xiàng)目為期3年。屆時(shí)，ParityQC 將能提供可執(zhí)行的量子算法，讓量子硬件用于分子模擬。（來源：ParityQC網(wǎng)站）
原文鏈接：
https://parityqc.com/parityqc-is-awarded-contract-by-dlr-for-quanticom-q2h-project

二、國內(nèi)

①兩項(xiàng)量子密鑰分發(fā)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)落地實(shí)施

11月1日起，由工業(yè)和信息化部批準(zhǔn)發(fā)布的兩項(xiàng)量子保密通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《量子密鑰分發(fā)（QKD）網(wǎng)絡(luò)AK接口技術(shù)要求 第一部分：應(yīng)用程序接口（API）》、《量子密鑰分發(fā)（QKD）系統(tǒng)技術(shù)要求 第二部分：基于高斯調(diào)制相干態(tài)協(xié)議的QKD系統(tǒng)》落地實(shí)施，國盾量子參與了上述標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。(來源：工業(yè)和信息化部官網(wǎng)）

原文鏈接：

https://wap.miit.gov.cn/jgsj/kjs/jscx/bzgf/art/2023/art_e1f7e711fff6479189ce546799f911bb.html

②挑戰(zhàn)杯揭榜掛帥專項(xiàng)賽量子計(jì)算賽題迎來最終角逐

10月27日至31日，由共青團(tuán)中央、中國科協(xié)、教育部、中國社會(huì)科學(xué)院、全國學(xué)聯(lián)、貴州省政府共同主辦的第十八屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽在貴州大學(xué)舉辦。由國盾量子發(fā)榜的“基于量子計(jì)算云平臺(tái)的軟件開發(fā)和應(yīng)用探索”賽題，迎來最終“擂主”角逐。最終，中國人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)團(tuán)隊(duì)奪得“擂主”桂冠，貴州大學(xué)團(tuán)隊(duì)獲得“最佳人氣作品”獎(jiǎng)。（來源：國盾量子官微）

原文鏈接：

https://mp.weixin.qq.com/s/iKUq5BlKlsCFLs3xEABTIA

科研進(jìn)展

一、國際

①新型單光子源技術(shù)可利用現(xiàn)有電信基礎(chǔ)設(shè)施開展量子安全通信

芬蘭和德國的研究團(tuán)隊(duì)在適合電信光纖波長(zhǎng)的能量范圍內(nèi)，提出了一種新的產(chǎn)生單光子的方法。在該研究中，研究人員使用半徑為12納米的基于銻化鎵的量子點(diǎn)，用紅外激光照射量子點(diǎn)，在相同的量子態(tài)和與電信范圍相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)下，成功產(chǎn)生單光子。這意味著現(xiàn)有的通信基礎(chǔ)設(shè)施能用于量子加密，并有望推動(dòng)量子技術(shù)的發(fā)展，特別是量子密碼學(xué)和量子計(jì)算領(lǐng)域。該成果近日發(fā)表于《Advanced Quantum Technologies》。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1002/qute.202300180

②東京理科大學(xué)開發(fā)出可在室溫下工作的單光子光源

東京理科大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過在光纖中摻雜稀土原子，并以光學(xué)定位單個(gè)原子來捕捉其發(fā)光，構(gòu)成了一種穩(wěn)定、低成本的單光子源。在室溫下，研究人員對(duì)非晶硅光纖中的單個(gè)稀土原子，進(jìn)行了單位點(diǎn)光譜分析和光學(xué)尋址實(shí)驗(yàn)演示。實(shí)驗(yàn)表明，該單光子光源具有可選波長(zhǎng)且無需昂貴的冷卻系統(tǒng)，有望讓大規(guī)模量子光學(xué)網(wǎng)絡(luò)，以及其他基于從可見光到中紅外波長(zhǎng)的大量頻譜通道的量子技術(shù)固態(tài)系統(tǒng)，更具成本效益，且更容易實(shí)現(xiàn)。該成果近日發(fā)表于《Physical Review Applied》。

論文鏈接：

https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.20.044038

③日本信息通信技術(shù)研究所發(fā)現(xiàn)新型超導(dǎo)寬帶單光子探測(cè)器

日本信息通信技術(shù)研究所提出一種新型超導(dǎo)寬帶帶裝單光子探測(cè)器（SWSPD），這一探測(cè)器采用了高臨界存儲(chǔ)庫結(jié)構(gòu)，可抑制本征暗計(jì)數(shù)，并在寬帶中實(shí)現(xiàn)高效的光子探測(cè)。該探測(cè)器的條帶寬度（20μm）是傳統(tǒng)超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器SNSPD的200倍以上，是目前全球條帶寬度最寬的SNSPD，具有出色的生產(chǎn)效率和無偏振的高探測(cè)器性能，為使用超寬超導(dǎo)帶開辟了新的光子探測(cè)器類別。該成果近日發(fā)表于《Optica Quantum》。

論文鏈接：

https://opg.optica.org/opticaq/fulltext.cfm?uri=opticaq-1-1-26&id=541174

二、國內(nèi)

①南京大學(xué)實(shí)現(xiàn)通信波段光量子糾纏的存儲(chǔ)

南京大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合晶體摻雜的同位素鉺離子能級(jí)的高相干性和氮化硅光量子芯片的窄線寬、高亮度量子糾纏光源，成功實(shí)現(xiàn)了通信波段光量子糾纏態(tài)的微秒級(jí)存儲(chǔ)。該工作大幅增加了通信波段糾纏光子的存儲(chǔ)時(shí)間，超越之前世界紀(jì)錄兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，并且首次實(shí)現(xiàn)了光量子芯片光源與量子存儲(chǔ)器的對(duì)接，有望在規(guī)?；孔泳W(wǎng)絡(luò)等方面實(shí)現(xiàn)重要應(yīng)用。該成果11月1日發(fā)表于《Nature Communications》。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-42741-1