周报丨双量子比特门速度创下世界纪录；量子算法首次用于高频交易

光子盒研究院出品

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打破世界纪录！日本实现6.5纳秒超快双量子比特门

日本国立自然科学研究所的研究团队将冷原子困在相隔一微米左右的光镊中，利用特殊的10皮秒激光来操纵原子，最终成功地执行了世界上最快的双量子比特门——操作时间仅6.5纳秒。该研究成果发表在《自然·光子学》上。

研究人员将原子捕获并冷却到全息光镊的运动量子基态，这允许将原子间距离控制到1.5μm，量子限制精度为30nm。然后使用超短激光脉冲将一对附近的原子同时激发到里德堡态，并以阿秒精度执行Ramsey干涉测量。这使他们能够诱导和跟踪在纳秒时间尺度上完成的超快相互作用驱动的能量交换。研究人员表示，该操作的速度为6.5纳秒，比以前的任何里德堡原子实验快100倍以上，这为基于这种特殊技术的量子门创造了新纪录。这种超快相干动力学产生了条件相位，这是量子门的关键资源，为量子模拟和计算开辟了道路，该路径以偶极-偶极相互作用所设定的速度极限与这个超快的里德堡平台进行。

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本源量子首次将量子算法用于高频交易

本源量子宣布，在高频量化交易领域提出首个量子算法——基于协整性检验的高频统计套利量子算法。该研究成果发表在《New Journal of Physics》上。

本源量子金融团队和中科院量子信息重点实验室团队合作，提出了一种基于条件数预选和协整性检验的统计套利量子算法，包括可变时间预选算法（VTPA）和量子协整检验算法（QCTA）。可变时间预选算法的量子优势是能够加速探测共线性，它利用可变时间结构的条件数估计量子算法，对矩阵进行预选择，可以筛选出具有较高条件数，即潜在高共线性的矩阵。量子共线性检测首先利用量子相位估计随机得到矩阵的特征值，其次基于特征值概率估计矩阵的条件数下界，再通过矩阵条件数筛选出高共线性标的组合，最后利用可变时间结构进一步加速筛选过程。量子协整检验算法的优势是能够加速协整性检验，它利用HHL算法为核心的量子线性回归算法，可以快速计算多列数据的线性回归系数，从而计算残差和进行后续统计假设检验。

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中国科大实现基于里德堡超原子的多光子纠缠

近日，中国科学技术大学潘建伟、包小辉等，将里德堡相互作用与高效单光子接口技术相结合，首次成功制备基于里德堡超原子的多光子纠缠，为单向量子中继等应用奠定基础。该研究成果发表在《自然·光子学》上。

为实现基于里德堡超原子的多光子纠缠制备，潘建伟、包小辉研究组近年来发展了超原子与光腔的耦合技术，为里德堡超原子构建了高效单光子接口，最高单光子输出率已达44%。以此为基础，研究组利用两个里德堡态间的相互作用，并采用交替读出方式，成功地制备了三至六光子GHZ纠缠，每增加一个光子的概率为27%，优于以往多光子纠缠实验。

该研究工作演示了里德堡超原子在光子纠缠制备方面的重要优势，为后续生成更多光子纠缠并应用于单向量子中继以及单向量子计算等任务奠定了基础。

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微软推出一站式量子资源——面向教师的Azure Quantum

微软及其全栈开放云量子计算生态系统Azure Quantum推出一个可提供课程、示例和工具的一站式资源——面向教师的AzureQuantum，以培养具备量子能力的人才技能。此外，它还包括通过实用的软件驱动方法向本科生教授量子计算的案例研究，以及将量子硬件的实践应用到课堂。

主要功能包括：向教育工作者提供编程方面的实用量子计算课程；免费访问实践操作的量子硬件；提供Python和Q#代码示例；提供案例研究和白皮书等。

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狄拉克诞辰120周年，2022年狄拉克奖公布

位于意大利的国际理论物理中心（ICTP）为纪念理论物理学家保罗·狄拉克在1985年设置了狄拉克奖，它被视为理论和数学物理领域的最高荣誉之一。

2022年8月8日是狄拉克诞辰120周年。当地时间8月8日，ICTP在意大利里雅斯特宣布了2022年狄拉克奖，三位在统计物理领域做出重要贡献的物理学家获此殊荣，分别为：美国新泽西州立罗格斯大学的乔尔·勒波维茨（Joel L. Lebowitz）；美国普林斯顿大学的埃利奥特·利布（ElliottH. Lieb）；法国国际高等科学研究院的达维德·吕埃勒（David P. Ruelle）。

他们的主要贡献包括：对非平衡物理的研究，对物质稳定性的证明，二维模型的解析解，量子信息论的开创性成果，无限系统吉布斯态的定义，以及混沌和湍流的分析。他们使用基于统计和概率方法的可靠的数学框架来解释微观粒子构成的体系的宏观行为。不仅影响了统计力学领域，还对凝聚态和量子物理等其他物理领域产生了更广泛的影响。

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战略政策

Strategy & Policy

美国芯片和科学法案支持量子计算

8月9日，美国《芯片和科学法案》正式签署，将为美国境内半导体芯片的开发和生产提供527亿美元的资金，为无线供应链创新提供15亿美元的资金，另外还有1699亿美元的资金分配给美国国家科学基金会、商务部、国家标准与技术研究院和能源部，为先进研究和创新的各个方面提供资金。

在该法案的第二部分“研究与创新”中，有四个项目将使量子领域受益。第一个是开展量子网络设备和方法的研究，开发量子网络技术的供应链的“量子网络基础设施”计划，该计划将获得5亿美元。第二个是将为美国境内研究人员提供访问美国量子计算资源的途径的“科学和技术的量子用户扩展”计划，资金定为1.65亿美元。最后一个是将教育下一代学生和教师量子力学基本原理的“下一代量子领导者试点计划”，资金为3200万美元。

该法案的第一部分名为“2022年A部分：芯片法案”，虽然与量子技术没有直接关系，但预计量子仍将间接受益。量子处理器制造商仍然使用许多经典半导体半导体芯片，所以政府对向量子公司销售产品的半导体供应商提供帮助也会促进量子产业发展。英特尔等公司有设计与经典半导体制造设施兼容的量子芯片工艺的明确策略，那些追求这种兼容性战略的量子公司也可能受益。

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美国量子科学中心任命新的主任

TravisHumble被任命为美国量子科学中心（QSC）主任，该中心总部位于美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL），它是一个跨产业、学术界和政府机构的多机构合作伙伴关系，其任务是发掘量子材料、传感器和算法的全部潜力。

2005年，Humble作为智能团体博士后研究员加入ORNL，并于2007年成为ORNL的工作人员。Humble于2020年被任命为该中心副主任。今年1月，前QSC主任DavidDean离职后，Humble开始担任临时主任。作为临时主任，Humble负责QSC的三个主要重点领域：量子材料发现和开发、量子算法和模拟，以及用于发现科学的量子设备和传感器。在他的新职位上，他将继续与QSC合作伙伴机构合作，包括ORNL、洛斯阿拉莫斯国家实验室、费米国家加速器实验室、普渡大学、微软和IBM。

作为QSC主任，Humble将优先开发用于量子计算和量子传感的量子材料，以及这些技术的应用，以帮助科学发现、提高国家的安全和能源效率，并确保经济竞争力。其他目标包括展示早期量子计算机的优势和探索量子物质基础物理的先进方法。

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拨款300万欧元，德国巴伐利亚启动新的量子传感器项目

德国巴伐利亚州正在资助一个关于量子传感器的新研究项目——IQ-Sense，资金达300万欧元，旨在进一步改善分子和医学成像。该研究项目将研究量子传感器的集成自旋系统，旨在以前所未有的精度测量温度、压力、磁场或电场等物理量。来自德国维尔茨堡大学（JMU）和慕尼黑工业大学协同合作小组将利用几个已确定的固态平台探索先进量子传感器技术的基本原理。此外，他们将开发和演示用于生物分子和生物医学环境中光谱和成像应用的集成量子传感器。

作为“量子科学和量子技术研究、开发和应用灯塔项目”倡议的一部分，巴伐利亚州科学和艺术部参与资助IQ-Sense。该项目已在三年内获批约300万欧元，其中一半的款项将用于维尔茨堡。

作为这项巴伐利亚资助计划的一部分，JMU还将新增计算量子材料的量子教授职位，该职位的任命程序正在进行中。JMU物理学教授Björn Trauzettel和Ralph Claessen已申请该教授职位。巴伐利亚自由州为在JMU设立新的教授职位提供了大约150万欧元的资金，为期五年。

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英国帝国理工学院量子项目获得175万英镑拨款

英国帝国理工学院的物理学家已获得由英国研究与创新中心(UKRI)的量子基础物理技术(QTFP)计划资助的17项新的量子技术项目中的5项，获得项目总金额600万英镑中的170万。该计划获得科学技术设施委员会(STFC)和工程与物理科学研究委员会(EPSRC)的联合资助。

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量子计算

Quantum Computing

量子计算公司D-Wave正式上市

8月8日，完成SPAC合并的D-Wave正式在纽约证券交易所上市，股票代码为“QBTS”，认股权证的代码为"QBTS WS"。D-Wave与投资集团和资产管理公司Lincoln Park Capital Fund达成协议，将在未来三年内不定期地购买高达1.5亿美元的D-Wave Quantum普通股期权。

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ArcherMaterials的12CQ量子计算芯片获得香港专利

澳大利亚量子公司Archer Materials的12CQ芯片已获得香港专利，此前，12CQ芯片的专利申请此前已在澳大利亚、中国、美国、日本、韩国以及包括英国、法国和德国在内的12个欧洲司法管辖区获得授权。

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RigettiComputing 2022年第二季度营收210万美元

8月11日，量子计算公司Rigetti Computing宣布了其截至2022年6月30日的第二季度和六个月的财务业绩。2022财年第二季度，Rigetti Computing收入为210万美元，比去年同期的150万美元增长39%。

RigettiComputing还与B.RileyPrincipal Capital II，LLC签订了普通股购买协议。根据协议，Rigetti Computing有权在24个月内，在某些限制和满足某些条件的情况下，无义务地向B.Riley出售和发行最多7500万美元的普通股。公司向B.Riley发行了171,008股普通股，作为B.Riley承诺根据协议购买Rigetti Computing普通股的对价。

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AI制药公司使用量子计算治疗三阴性乳腺癌

人工智能生物技术公司Auransa和基于量子的药物设计公司Polaris Quantum Biotech(Polarisqb)宣布在应对三阴性乳腺癌的联合项目中取得令人振奋的进展，利用两家公司的人工智能驱动生物学和基于量子的化学相结合的技术，他们正在研究一种易感途径，该途径可能可以更好地靶向三阴性乳腺肿瘤并改善患者预后。

通过使用Auransa的SMarTR引擎和人类疾病数据，他们已经确定了一种预测相关的生物途径，因此，可能对患者的结果很重要。在这一途径中，两家公司预测了两个有希望的蛋白质靶点。使用Polarisqb的Tachyon平台，这些公司设计了一个虚拟化学空间，其中包含针对每个蛋白质靶标的数十亿个分子，并在其中搜索新的分子结构。为每个目标确定了几组线索，并将在实验室进行进一步测试。凭借SMarTR引擎独特的人工智能方法，利用异构人类数据解卷积复杂生物学，以及Tachyon在大型化学空间中基于量子计算的高精度和快速搜索技术，该合作能够以前所未有的速度和规模取得进展，仅用了六个月从数据收集到为两种不同的药物靶标确定的分子先导。

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中性原子量子计算提高了容错阈值

由耶鲁大学、威斯康星大学麦迪逊分校和普林斯顿大学组成的研究团队提出了一种在里德堡原子阵列中进行容错量子计算的方法，该方法基于将大部分自然发生的错误转换为纠删。研究团队为171Yb中性原子量子比特提出了一种量子比特编码和门协议，将已知位置的主要的物理错误转化为纠删。

其关键思路是在亚稳态电子水平上对量子比特进行编码，如此，门错误主要导致过渡到不相交的子空间，其种群可以通过荧光连续监测。研究人员估计98%的错误可以转化为纠删。他们通过表面代码的电路级模拟来量化这种方法的好处，发现阈值从0.937%增加到4.15%。他们还观察到阈值附近的代码距离更大，导致相同数量物理量子比特的逻辑错误率更快降低，这对于近期实施很重要。擦除转换应该有利于任何纠错码，也可以应用于其他量子比特平台的新门和编码的设计。

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清华大学首次实现同种离子之间无串扰的双重量子比特编码

清华大学交叉信息研究院段路明研究组近期利用同种离子首次实现了可以相干转换的双重量子比特编码，以克服量子计算过程中多比特之间串扰的影响，该实验验证了在各种量子操控过程中系统的串扰误差均显著低于量子纠错所要求的阈值。克服串扰的影响是实现量子纠错和大规模容错量子计算的一个关键要求，段路明研究组的突破为基于离子阱系统的容错量子计算提供了重要工具。该研究成果发表在《自然物理》上。

研究团队在实验中利用同种171Yb+离子的两对超精细结构能级分别编码了这两种类型的量子比特（S-qubit和F-qubit），利用411nm和3432nm的双色窄线宽激光实现了两种量子比特之间保真度99.5%的微秒量级相干转换，并演示了对其中一种量子比特进行初态制备、测量、单比特逻辑门、激光冷却等操作时，另一种量子比特的串扰错误率小于0.06%，低于容错量子计算约1%的错误率阈值。该技术解决了未来大规模离子量子计算和量子网络的一个关键难点。

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中山大学在棋盘游戏中获得了量子优势

具有n个位置和k个颜色的Mastermind(一种可供两名玩家使用的密码破译棋盘游戏)游戏玩法是编码者私下选择一个秘密s∈[k]n，破译者希望在尽可能少的查询中确定s，策略的复杂性是通过使用的查询数量来衡量的。

中山大学李绿周团队对Mastermind的量子策略进行了系统研究，在非自适应和自适应设置中获得了量子复杂性和最佳量子算法的完整表征。在非自适应设置中，量子复杂度被证明为O(k)。为Mastermind构建了两个非自适应量子算法，具有n个位置和k个颜色，可以确定地返回密码。在自适应设置中，量子复杂度被证明为O(√k)。Mastermind构建了一个最优的自适应量子算法，该算法使用O(√k)查询并确定地返回密码。结果表明，密码破译者在量子计算机上的胜算比在经典计算机上的更大。

该研究还揭示了量子策略和经典策略之间的一些其他差异：黑白钉查询是否比黑钉查询提供更多信息，允许错误是否可以提高算法的效率，以及非自适应和非自适应之间的分离是否自适应设置可以清楚地表征。

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aQuantum发表全面评估量子软件平台质量的研究论文

西班牙量子软件工程和编程开发公司aQuantum和卡斯蒂利亚拉曼查大学合作，从Talavera Manifesto原则以及软件质量模型标准现状(ISO/IEC25010）标准的角度，分析了现有的不同的量子软件开发平台，并提出了一系列开发量子软件平台的质量要求，进行了质量评估。该研究成果发表在《ACM计算概观》上。

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芝加哥大学创造了有效计算量子相变的方法

近日，芝加哥大学的一项新研究提出了一种利用降低密度矩阵的几何结构的量子相变的通用量子计算方法。其研究最终可能会产生技术突破。该快捷方式仅将最重要的信息引入方程，并创建被模拟系统中所有可能相变的“映射”。这是观察量子相变的一种潜在强大的方法，可用于传统计算机或量子计算机。

研究团队找到了一种不同的方法：用一组数字代替描述每对电子之间可能的相互作用。这被称为“双电子降低密度矩阵”。通过测量描述二电子降低密度矩阵的集合，他们最终创建了量子系统可以经历的所有不同阶段的映射。这个映射可以看到可能会错过的转换，并且它创建了一个非常强大的可视化，可以轻松快速地掌握系统的高级概览。

该团队尝试使用该方法对几种不同类型的相变进行建模，发现它与传统的数据密集型方法一样准确。因此，该方法提供了理解系统所需的基础物理学，同时最大限度地减少了计算需求。

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物质第五态用于创建前所未有的量子模拟

巴塞罗那的研究人员创造了一种奇特的新量子模拟。该方法涉及名为物质第五态的玻色-爱因斯坦凝聚体，通过以更简单的方式模拟固体材料来研究复杂的量子特性。研究人员第一次能够创建支持粒子之间相互作用的数学模型。该研究成果发表在《自然》杂志上。

该研究小组模拟的规范理论被称为手性BF，它与电子在一维中移动的行为有关，仅限于材料的单个边缘。他们将钾云冷却到绝对零度以上十亿分之一度，并使用激光将其捕获在一条线上。使用激光将钾的两种同位素组合成一个状态，当云被推向左侧时，它的行为就像一个普通的气体云在膨胀。但是在右边，突然之间相互作用变得有吸引力，使云保持相同的形状。

下一步，该团队准备研究平面上的相同特性来模拟陈-西蒙斯规范理论。这将使他们能够创造被称为任意子的准粒子，这可能在未来的量子计算机中有用。

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量子通信与安全

Quantum Communication & Security

NIST第四轮候选后量子标准算法SIKE遭遇第二次攻击

8月初，比利时鲁汶大学的研究人员发表了一篇初步论文，通过一个名为Magma的程序，在62分钟的时间内，使用单核处理器，完成了安全级别为level 1的SIKEp434的有效密钥恢复攻击。布里斯托大学的研究人员也提出了一种对SIDH的攻击，它不需要任何关于起始曲线的自态信息，降低了SIDH和SIKE的安全性。

NIST表示，不会在18到24个月内就是否将其四个第四轮候选者中的任何一个标准化做出最终决定，其中包括SIKE，这让其背后的团队有时间找到解决方案。NIST仍然只接受对SIKE的微小更改，而不是实质性的重新设计，并且已经拒绝了之前因重大攻击而被破解的候选人提出的算法改动。

NIST将继续更广泛地研究基于同源的密码，并与研究界合作，分析SIKE的弱点，该攻击利用了其公钥和密文基于具有公知属性的椭圆曲线的事实，并包含类似密码系统不常提供的辅助信息。

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中国科大实现无探测漏洞的高维贝尔不等式检验

中国科大郭光灿院士团队在量子非局域性研究中取得重要进展，该团队李传锋、柳必恒研究组将高维纠缠光子的总体探测效率提升到71.7%，从而实现了无探测漏洞的高维贝尔不等式检验。该成果发表在《物理评论快报》上。

在该实验中，研究组在高维纠缠光子的探测效率方面取得突破，实现了无探测漏洞的高维贝尔不等式检验。研究组采用波长775纳米的激光泵浦beamlike切割的非线性晶体得到波长1550纳米的纠缠光子，这种切割方式可以有效增大纠缠光子的收集效率，并采用了透过率达到99%的滤波装置和探测效率90%的超导单光子探测器，并且所有光学元件的基片都采用了在1550纳米吸收率极低的光学玻璃，由此最终实现了总体探测效率达71.7%的四维纠缠光子态，该探测效率远高于关闭四维贝尔不等式探测漏洞所需的阈值61.8%，同时四维纠缠光子态的保真度达到了99.5%。通过合理选择参数，研究组在国际上首次实现了无探测漏洞的高维贝尔不等式检验。该成果为进一步实现同时关闭探测漏洞和非局域性漏洞的高维贝尔不等式检验及设备无关的高维量子通信过程奠定重要基础。

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网络安全公司WISeKey在其产品中应用后量子算法

网络安全公司WISeKey International Holding Ltd宣布在其安全半导体MS6001/MS6003中实施后量子算法方面取得重大进展。

在过去的两年里，WISeKey通过与MINES Saint-Etienne研究所建立战略研发合作伙伴关系，在开发后量子抗性算法方面取得了实质性进展，旨在帮助国际社会找到能够抵抗未来基于量子计算的网络攻击的密码算法。WISeKey的专家团队正在与NIST的几个候选MS600X通用标准产品合作。考虑到物理侧信道攻击和深度学习过程，该合作伙伴关系专注于Crystals-Kyber和Crystals-Dilithium算法的实际实施方面。这项工作完成了团队已经研究过的NTRU和ROLLO算法的实施，为完整的后量子密码工具箱铺平了道路。

除此之外，WISeKey将升级其PKI产品，为物联网市场添加新的后量子特性，

WISeKey还与NIST合作定义执行可信网络层载入的推荐做法，这将有助于大规模实施和使用物联网设备的可信载入解决方案。

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量子传感

Quantum Sensing

牛津仪器宣布为英国量子传感项目提供稀释制冷机

近日，牛津仪器宣布已中标为英国隐藏区量子传感（the Quantum Sensing for the Hidden Sector，QSHS）项目提供Proteox——其下一代Cryofree®稀释制冷机和领先的磁体技术。QSHS项目由英国谢菲尔德大学的科学家领导，成员还包括剑桥大学、兰开斯特大学、利物浦大学、牛津大学、伦敦大学皇家霍洛威学院、伦敦大学学院以及英国国家物理实验室。

该项目由英国科学和技术设施委员会资助，作为英国国家科研与创新署和量子基础物理技术计划的一部分，涉及物理学领域的多个学科的科学家。牛津仪器纳米科学将于明年年中在谢菲尔德大学新装修的实验室内安装其系统和技术。

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北京大学在超高灵敏声波传感研究中取得重要进展

北京大学物理学院现代光学研究所、纳光电子前沿科学中心、人工微结构和介观物理国家重点实验室肖云峰教授和龚旗煌院士课题组基于光学微腔-悬臂梁微光纤耦合体系，首次构建出了具有宽频响应的耗散型光声相互作用，并证明其在声波检测中的重要潜力。该研究成果发表在《物理评论快报》上。

研究团队构建了一种耗散型光声相互作用。悬臂梁微光纤在声波驱动下发生受迫振动，显著地调制了光学微腔共振模式的耗散。研究人员发现，这种耗散型机制对声波的响应比传统色散型机制提高2个数量级，且具有宽频响应特性。研究人员将耗散型机制实际用于超高灵敏声波传感，探测极限在140kHz达到0.81Pa，并且揭示了其传感灵敏度具有不显著依赖于光学模式品质因子以及光学微腔材料的独特优势。

通过进一步分析发现，该微腔光声耦合体系存在零响应的“静默”现象，表现出对外界声源的天然抗干扰能力，在磁场、温度等物理量的精密测量领域具有重要意义。此项工作不仅为光声相互作用的基础研究提供了新的思路，而且有望应用于高灵敏声波传感、光声成像及声光调制与频率转换等领域。

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Q-CTRL公司成立量子传感事业部

澳大利亚量子技术公司Q-CTRL正在建立一个专门的传感部门，以满足最近6000万美元的合同，该传感部门成为了世界上最大的使用新一代超敏感软件定义的量子传感器的部门之一，用于测量重力、运动和磁场。该部门由Russell Anderson博士领导，他是Q-CTRL的量子传感负责人。该团队还吸引了多位全球专家，他们在构建超灵敏原子设备、使用量子控制来增强量子传感器的性能以及为硬件构建详细的量子数字双胞胎以模拟真实环境中的端到端性能方面具有专业经验和世界领先的记录。

Q-CTRL已经筹集了超过4300万美元，并将量子系统设计与软件、人工智能自动化和信号处理的新方法相结合。新设备可以在国防、定位、导航和授时(PNT)、矿产勘探、磁异常检测、用于气候监测的持续地球观测、长期天气预报和太空探索方面产生实际影响。

今年，Q-CTRL传感团队将展示如何使用自己的软件定义的原子磁力计检测敌方通信或指挥控制系统发射的电磁辐射源。用量子控制软件增强硬件使Q-CTRL团队能在不降低性能的情况下在现场部署量子传感器，并检测关键目标特征而不会被背景信号淹没。底层技术基于Q-CTRL的纠错技术，该技术提高了商用量子计算机的性能。

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核心器件

Core Device

剑桥大学衍生公司CamGraPhIC为量子计算等融资120万英镑

英国剑桥大学的衍生公司CamGraPhIC为其石墨烯电信和数据通信技术筹集了126万英镑（150万美元），并计划开始与客户进行测试。本轮融资由Frontier IP和Wealth Club领投，继2021年9月获得160万英镑的融资之后，该公司的估值达720万英镑。

CamGraPhIC开发基于石墨烯的光子学技术，用于可扩展、更快和更低成本的光收发器、高速数据和电信网络以及光量子计算机。这笔资金将用于完成演示设备的制造和测试。客户测试预计将于2022年9月开始。

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吉林大学开发能够在芯片中快速生产波导的新制造技术

由吉林大学、牛津大学、伦敦帝国理工学院等多所高校组成的研究团队开发的一种制造技术能够在芯片中快速生产波导，该芯片具有精确控制的三维横截面，沿波导表现出不断变化的行为。该波导被证明具有非常低的损耗，并展现出设计光子和量子芯片的前景。该研究成果发表在《光：科学与应用》上。

研究人员报告了一种用于光纤兼容玻璃波导的飞秒激光写入的新方法——球形相位诱导多核波导(SPIM-WG)。在具有高扫描速度的加热状态下制造，沿波导仍然可以实现横截面的精确变形，其形状和尺寸在水平和垂直横向上都具有高分辨率的精细可控性。他们观察到这些波导具有0.017的高折射率对比度，0.14dB/cm的低传播损耗，并且从单模光纤耦合的耦合损耗非常低，仅为0.19dB。相较于传统的硅基硅方法需要大约一个月或更长时间才能生产波导，SPIM-WG只需几分钟即可生成。

此外，该团队还展示了SPIM-WG模式转换器，可在对称和非对称非均匀模式之间提供高效的任意绝热模式转换。基于模式转换的功能，SPIM-WG可以连接到耦合效率高达95%的单模光纤。这使得SPIM-WG设备可以轻松地与大多数现有的光子设备结合使用。研究人员还发现，具有90º扭曲的矩形横截面的波导控制光的偏振，有望用于各种光子和量子应用。

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南京大学在光子集成方面取得重要进展

近日，南京大学李涛教授、祝世宁院士团队在光子集成方面取得重要进展，他们将拓扑光子领域中人工规范场的思想引入到集成光子器件的设计中，利用弯曲设计实现高密度集成波导之间的无色散耦合，从而实现宽带、鲁棒性、高集成的光波导定向耦合与分束性能，并展示三级级联的18光集成网络功能。该研究发表在《物理》杂志上。

研究人员提出了通过调控波导弯曲可以引入一个新的人工规范场（AFG）色散项，由此，其耦合效应对波导间距敏感度也显著降低，具有结构鲁棒性，大大有利于大规模光子集成。研究人员还以常见的正弦弯曲的波导为例演示了这种无色散耦合现象。

在实验中，研究人员加工了设计好的弯曲硅波导样品，并以直波导样品作为对照。根据其实验数据，弯曲波导器件的1dB带宽约为160nm，而传统样品仅为约38nm。为了进一步展示人工规范场设计在大规模集成中的表现，研究人员将功能单元连接起来，形成三级级联网络。当光从I1端口输入时，对于定向耦合功能的弯曲波导网络，不同波长的光都从设定的O8端口输出；而对于50：50分束样品，则会平均分配到所有8个输出端口。然而对于直波导网络，即便在设计的1550nm处，其表现也不是非常理想，这是因为在大规模集成中其受加工偏差的影响较大。而随着波长的变化，8个输出端口的强度更加混乱。该实验结果清晰地展示了人工规范场设计在大规模、高密度光子集成方面的应用潜力。

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教育人才

Education & Talent

西澳大学举办量子和粒子物理学的科普活动

西澳大利亚大学的科学家们进行了一场长达7000公里的公路旅行，他们在澳大利亚的学校和酒吧里谈论量子物理学和暗物质。这次旅行于8月8日从布里斯班开始，途经四个州，然后抵达西澳金矿区卡尔古利市，于8月26日在珀斯结束，将访问40个城镇。

由澳大利亚ARC工程量子系统卓越中心和ARC暗物质粒子物理卓越中心组织了此次活动，共有25名科学家将在数十所学校进行演讲和演示，并举办包括酒吧竞猜之夜在内的公共活动。这次公路旅行旨在向人们介绍量子和粒子物理学，激发人们对这一领域的开创性研究的兴趣，并激励高中生开始思考科学、技术、工程和数学领域的职业。

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乔治梅森大学为高中生举办量子周活动

由乔治梅森大学量子科学与工程中心(QSEC)和非营利性组织波托马克量子创新中心（Potomac Quantum InnovationCenter）共同主办的免费暑期项目，汇集了来自该地区的高中生，参加为期一周的工作实习机会，并从领先大学和行业的研究人员那里了解量子和STEM（科学、技术、工程、数学）相关职业。

除了参观Sauer实验室外，学生们还与梅森大学的其他研究人员会面，并与MITRE、马里兰大学、乔治华盛顿大学和美国信息技术与创新基金会的科学家和政策专家交谈。

QuantumPathways Immersion项目是QSEC的K12量子人才发展项目的一部分，该项目由众议院拨款法案资助，旨在激励下一代学生追求该领域，同时为北弗吉尼亚州的多元化量子人才做好准备。

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希腊大学开设量子计算和量子技术理学硕士项目

希腊色雷斯德谟克利特大学推出了量子计算和量子技术国际理学硕士项目，将为研究生提供量子力学、量子计算和量子技术方面的前沿知识，使他们具备量子计算机编程和开发新的量子算法的技能和能力。该项目毕业生的所学知识，将不仅应用于科学研究，还可以解决公司在运营中面临的问题，以及创办新企业。该项目毕业生也可以继续攻读博士学位。

学生将在该项目中，参加到色雷斯德谟克利特大学电气与计算机工程系和德谟克利特国家科学研究中心纳米科学与纳米技术研究所中。该项目还参与了“IBM Quantum教育者计划”和“IBM Quantum研究人员计划”。学生将在量子计算、量子和量子比特器件、量子固态器件、量子通信、量子算法和量子机器学习领域获得更深入的知识和技能。

目前，2022-2023学年的申请截止日期定为2022年10月7日14:00（雅典时间CET+1）。该课程将于2022年10月31日开始。

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新南威尔士大学任命量子科学家为科学学院新院长

新南威尔士大学悉尼分校校长Attila Brungs教授宣布Sven Rogge教授成为该校科学学院的新院长，他将于10月10日开始担任新职务。Rogge教授是国际公认的凝聚态物理和量子信息科学专家。自2011年从荷兰代尔夫特理工大学加入新南威尔士大学以来，他曾担任多个研究和领导职务。

Rogge教授是美国物理学会会士，澳大利亚物理研究所所长，以及澳大利亚研究委员会量子计算与通信中心技术项目经理。作为一名实验物理学家，Rogge的研究重点是固态环境中的量子系统及其在量子材料和技术中的应用。他对原子和量子比特等量子物体相互作用的原子洞察力，为澳大利亚在量子物理学领域取得世界领先进展做出贡献。

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印度I-Hub量子技术基金会启动人才招聘

参与开发量子技术的个人、公司和研究人员有机会在位于印度浦那的印度科学教育和研究所（IISER）的I-Hub量子技术基金会（I-HubQTF）工作，该中心现在正在邀请相关的人才加入。

I-Hub是由8个部门组成的公司，由印度科学技术部（DST）提供支持，旨在开发量子计算机、量子通信设备和系统、新型量子材料和常规应用传感器。来自IISER至少13个研究小组是该中心的一部分，并将有20多个国家级机构参与。它是印度25个技术创新中心之一，DST已为其批准了总计为17亿卢比的五年期资金。

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基础研究

Basic Research

中国科大实现两个光力系统的全光远程同步

中国科大郭光灿院士团队在光力系统的全光远程同步研究中取得重要进展。该团队董春华教授及其合作者邹长铃等将微腔内的光辐射压力引起的机械振荡加载到泵浦光上，经过5km长的单模光纤传输后激发另一微腔内的机械振荡，通过光学模式和机械模式的有效调控从而实现了两个光力系统的全光远程同步。该研究成果发表在《物理评论快报》上。

研究团队提出了一种新的光力系统全光同步的物理解释，将注入锁定机制与同步机制结合起来，实现了全光远程同步。首先，基于微腔中的热光效应和光弹效应，研究团队实现了最大达5.5nm的光学频移以及0.42MHz的机械频移，克服了在不同的光力系统中光学和机械模式同时对准的困难。然后，该团队利用一束相干激光驱动二氧化硅微球腔，产生的调制光通过5km长的光纤传输到微盘腔。在合适地激光频率下，边带诱导的光力相互作用成功抑制真空噪声，输出功率谱降到单峰，实现两个机械振子的同步。为了进一步证实该实验结果，研究团队利用1625nm左右的探针激光对微盘的机械振动进行检测，进一步确认了实验结果。通过对两个振荡器的输出功率谱和相空间轨迹表征，两个微腔可以以固定的相位关系和相同的频率振动，展示了对不同波段光信息进行同步的能力。本实验所展示的远距离全光同步技术，为构建复杂的同步光力系统网络奠定基础，有希在光通信和时钟同步等领域得到应用。

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科学家揭示了海森堡量子磁体中存在独特的螺旋自旋态

近日，由麻省理工学院、哈佛大学和斯坦福大学组成的研究团队揭示了海森堡量子磁体中存在独特的螺旋自旋态，其观察结果发表在《自然·物理学》上，研究人员表示可以在他们的实验平台上使用超冷原子在一维中实现海森堡自旋模型的简单教科书模型捕获。该研究可能对模拟量子多体系统中与自旋相关的物理过程和动力学产生重要影响。

伍珀塔尔大学和卢布尔雅那大学的研究团队的最近一项研究表明，存在一种简单的根本不进化的自旋模式，因此受热化的影响较小。这些自旋在xy平面中沿着链以一定的螺距盘旋，被称为“幻象螺旋状态”。与其他状态相比，幻象螺旋状态理论上应该能够在很长一段时间内存储信息。

研究人员新研究的目标是观察幻象螺旋状态，他们将超冷锂原子加载到三个强激光束驻波创建的三维光学晶格中。还能够确定一种方法来测量他们模型中的相互作用各向异性。这本质上是横向和纵向之间相互作用的强度，它转化为特定的自旋动力学。这对于进行量子模拟尤为重要。在未来他们的研究结果可能证明对于提高不同量子模拟的可靠性和保真度是无价的。最后，这个研究团队最近的工作也暗示了幻象螺旋态和量子多体损伤之间的潜在联系。这个项目的一系列研究主要目标是研究量子磁动力学，量子磁性是我们今天使用的许多技术的基础，包括内存存储设备，因此具有根本性的意义。

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香港理工大学成功在无机和有机半导体光电流中实现了100%的量子效率

香港理工大学与阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）合作，展示了锡铅卤化物钙钛矿纳米晶体中多激子产生效应(MEG)，通过在钙钛矿纳米晶体器件中利用MEG，研究人员展示了超过100%的光电流量子效率。该研究成果发表在《自然·光子学》上。

此前，MEG已经可以在具有大带隙的钙钛矿纳米晶体中观察到，而在窄带隙材料中，因为激发的电子-空穴对冷却的速度太快，无法在功能性太阳能电池设备中提取。因此窄带隙钙钛矿纳米晶体中的有效MEG以及在实际光学器件中对其固有MEG的验证尚未见报道。

该研究团队合成了一种半导体材料，由甲脒锡碘化铅钙钛矿的微粒组成，该钙钛矿是由嵌入无锡FAPbI3中的少量锡制成的。该团队认为，锡的引入有助于减缓冷却。研究人员表示，将能够通过改变其组成来进一步优化钙钛矿纳米晶体，以获得更高的MEG性能，并改善光功率转换。

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人工智能+量子力学首次准确模拟水如何结冰

美国普林斯顿大学的研究团队通过应用人工智能来求解控制单个原子和分子的量子行为方程，准确地模拟了冰形成的初始步骤。由此产生的模拟描述了水分子如何以量子精度转变为固体冰。当研究人员将深度神经网络纳入他们的方法时，这种精度水平曾经被认为由于需要大量的计算能力而无法达到。该研究成果发表在《美国国家科学院院刊》上。

通过使用深势分子动力学，研究人员能够使用更少的计算能力来运行多达30万个原子的模拟，时间跨度比以前可能要长得多。他们在橡树岭国家实验室的Summit（世界上最快的超级计算机之一）上进行了模拟，他们发现该模型在中度过冷下的成核率与计算误差内的实验测量值非常吻合。该团队还研究了热力学驱动力、界面自由能和堆积无序等特性对计算速率的影响。该研究对气候和天气建模有很重要的意义。

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2022年Walter Kohn量子力学材料建模奖正在接受提名

由国际理论物理中心（ICTP）和Quantum ESPRESSO基金会联合设立和共同资助的2022年Walter Kohn量子力学材料建模奖正在接受提名。该奖项每两年颁发一次，以表彰在发展中国家或新兴经济体中为量子力学材料和分子建模领域做出突出贡献的年轻科学家，重点表彰第一性原理技术相关贡献。

颁奖典礼将于2023年1月在意大利的里雅斯特ICTP举行，适逢计算物理和材料科学国际研讨会。获奖者将出席颁奖典礼，获得2000欧元奖金，并在ICTP发表演讲。

候选人应在2022年9月30日前未满45周岁，且必须在未列入世界银行编制的“高收入经济体”名单的国家工作。需在9月30日18时（格林威治时间）前，将候选人简历、在发展中国家或新兴经济体开展的工作中获得的三份最佳出版物的清单，以及不少于两封支持信发送至委员会邮箱walterkohnprize@ictpit。

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研究人员建立拓扑与量子纠缠之间的新联系

在《物理评论X》的一篇新论文中，宾夕法尼亚大学的研究人员建立了拓扑与量子纠缠之间的关系。

研究人员证明了D维费米气体的费米海的拓扑结构反映在D+1个区域在一个点上相遇的多部分纠缠特征中。他们介绍了奇数D多部分相互信息，并表明它表现为L分歧，是系统规模的一个函数L的通用系数，与欧拉特性成正比χF与费米海的欧拉特性χF成正比。这为费米气体提供了一个众所周知的结果的推广，D=1表示logL就中心电荷而言的二分纠缠熵的发散C表征共形场论。他们表明，相应的电荷加权相互信息表现出类似的L发散，与χF成正比。

这项工作确定了费米表面的欧拉特性与称为互信息的纠缠度量有关，互信息表征了现实空间中在单个点相遇的四个区域之间的相关性。互信息表现出作为系统尺寸函数的通用对数散度，其系数与费米表面的欧拉特性成比例。研究人员将继续探索新发现的联系，或许设计出一种新技术来测量拓扑属和探索量子纠缠结构的方法。

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研究人员在超流体中发现具有四面体对称性的新量子漩涡

科学家的国际合作创造并观察到了一种全新的漩涡——旋转的大量流体或空气。近日，美国阿默斯特学院、英国东英吉利大学和兰卡斯特大学的研究人员在《自然·通讯》上发表的论文中，详细介绍了在低至绝对零度以上十亿分之一度的温度下，超冷原子气体中对这些“奇异”漩涡进行的首次实验室研究。

研究人员创建并验证了原子旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的奇异磁相，尽管它们具有连续特征和固有的空间各向同性，但在其拓扑缺陷中表现出复杂的离散多面体对称性。研究人员使用精心定制的旋量旋转和微波跃迁，设计了奇异线缺陷，其量化条件、交换统计和动力学从根本上由这些潜在的对称性决定。他们还展示了如何用各种不同相中的原子填充涡线奇点导致核心结构具有磁性界面，并具有丰富的离散和连续对称性组合。此类缺陷具有非交换特性，可以提供量子信息和干涉测量的非常规实现。

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每周一到周五，我们都将与光子盒的新老朋友相聚在微信视频号，不见不散！

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