周报丨微软云平台上线80量子比特处理器；谷歌分拆量子公司完成第一笔收购

光子盒研究院出品

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9月14日，量子计算公司Rigetti Computing宣布，它已在Microsoft的Azure Quantum平台上以公共预览版推出Rigetti QCS™。此前，Rigetti QCS™处于私人预览阶段，而现在所有Azure Quantum用户都可以按需访问Rigetti的Aspen-M-2 80量子比特和Aspen-11 40量子比特超导量子处理器，以开发和运行量子应用程序。

Rigetti与Azure的集成还支持与Rigetti的原生量子编程语言Quil和Quil-T的紧密结合，后者可在脉冲层进行编程。这种低级访问使开发人员能够试验新技术以提高性能并开发自定义门定义。公共预览版中的Rigetti QPU还支持流行的量子编程框架，包括Qiskit、Q#、Cirq和量子中间表示(QIR)。

此外，Rigetti还参与了Azure Quantum积分计划，该计划为首次使用Azure Quantum的用户提供500美元的积分，用于探索和试验Rigetti的QPU。该程序可供Azure Quantum的新老用户使用，积分可用于访问平台上可用的任何Rigetti QPU。用户还可以选择Rigetti QPU作为1万美元的Azure Quantum授权应用程序的量子硬件选项。

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9月14日，提供人工智能和量子技术SaaS服务的公司SandboxAQ宣布，其已收购网络安全和加密分析软件公司Cryptosense，目前未公开收购金额。这是今年早些时候脱离Alphabet（谷歌母公司）后，SandboxAQ完成的第一笔收购。SandboxAQ在成立之初就融资超亿美元。

此前，SandboxAQ公布了其战略投资计划，该公司还向量子网络安全公司EvolutionQ进行了A轮投资。此次收购Cryptosense是其战略投资计划产生的第二笔交易，补充并加速了SandboxAQ的后量子密码（PQC）解决方案在全球企业和政府机构的部署，合并后的团队将会以更快的速度部署解决方案并扩大客户群。

SandboxAQ的网络安全产品使大型企业能够在其IT基础设施中扩展密码管理，为首席信息安全官提供一个单一的、全面的视图，了解整个企业如何使用加密技术，这也是迁移到PQC的关键第一步。这种向更强大的网络安全的迁移对于金融服务、技术、能源、生物制药、物流和政府等关键基础设施领域非常重要。

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9月15日，法国中性原子量子计算公司Pasqal宣布推出324个原子（量子比特）的量子处理器，这可能是量子比特规模最大的商业量子处理器。这一成就在《物理评论A》上发表的论文《大型光镊阵列中性原子装载的原位均衡》中得到了科学验证，并证实Pasqal正在接近其客户期望的工业规模。这项研究是与巴黎光学研究所合作完成的。

在这项工作中，团队报告了一种简单的“原位陷阱装载均衡技术”（in-situ trap-loading equalization technique），它基于对阵列中所有捕获单原子荧光痕迹的演变作为整体陷阱功率函数的分析。实验使用一个封闭的、与超高真空兼容的4K低温恒温器来实现仪器中的极高真空度，使光镊捕获的87Rb原子的寿命达到∼6000秒。这一设置极大地提高了大型阵列的组装效率，使实验团队能够以前所未有的概率(∼37%)组装超300个原子的无缺陷阵列。

最后，团队通过研究大型阵列的重新排列说明了均衡化过程的效率。在一个由625个陷阱组成的阵列中实现了一个带有324个原子的满载阵列，同时缺陷数量的概率分布约为37%时，获得了一个无缺陷的阵列。作为比较，在室温设置中、没有使用原位均衡法时，只能以3%的概率分布实现196个原子的无缺陷阵列。该团队表示，已经在激光功率方面将实验装置推向极限：能够组装出多达361个原子的阵列。通过使用具有更大视场的光学系统如显微镜物镜，这个数字可以大大增加。

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由西班牙卫星公司HISPASAT领导的一组国际相关西班牙公司和组织，已宣布参与Caramuel的可行性研究，这是世界上第一个地球静止轨道卫星任务，旨在分发量子密钥。Caramuel任务的可行性研究由欧洲航天局资助，并有大量的国家航天产业参与其执行。

Caramuel系统包括在地球静止卫星上携带的量子有效载荷，以及相关的地面部分。Caramuel最关键的用户将拥有自己的望远镜，以便不依赖中间地面网络，从而具有最高程度的安全性。而不需要自己的望远镜的商业用户将能够以较低的成本加入地面量子网络，直到他们到达拥有望远镜的中间节点，该节点将通过卫星与同一供应商的其他节点或其他节点连接，以这种方式实现一个全球网络。通过这种方式，Caramuel与地面基础设施集成，为最终用户提供流动且透明的量子密钥分发加密服务。Caramuel研究于5月正式开始，计划于今年10月完成。从这个意义上说，量子密钥分发系统的初步定义工作已经在进行中，特别是其端到端架构的工作，其首要目标是与地面量子网络的整合，以及与银行部门和地面运营商的用例分析。

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芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的研究人员开发了一种优化灵敏量子传感器的方法，可以检测磁场或电场中的微小扰动等。该研究成果发表在《物理学评论X辑-量子》上，它利用了钻石或半导体中的缺陷像量子比特一样的行为方式来实现。

研究人员发现可以在其中一个量子比特上照射光，然后测量光如何偏转和释放以探测其量子态，他们通过这种方式可以将其用作量子传感器，并发现了一种从固态缺陷量子比特中获取信息的新技巧。当固态缺陷网络在光子爆发中释放能量时，研究人员通常会在释放能量时掩盖量子比特的确切性质，相反，他们会关注这种突然爆发前后的数据。研究人员发现关于量子比特的更敏感信息被编码在这种能量释放中（称为“超辐射自旋衰减”）。

该团队正在计划未来的研究，如何区分每个量子比特的数据，而不是从整个纠缠中读取一个读数，从而进一步提高固态缺陷的敏感性。

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Quantum computing & simulation

9月16日，D-Wave展示了在D-Wave处理器中使用多达2000个量子比特的大规模可编程量子退火处理器中的量子相变动力学问题。该演示超出了任何以往的可编程量子相变规模，为模拟物质的奇异相打开了大门：否则这些相变将是难以处理的。该研究成果发表在《自然·物理学》上这是对相干量子退火的首次大规模演示。

此次研究中，来自D-Wave、南加州大学、东京工业大学和埼玉医科大学科学家共同合作，结果表明，完全可编程的D-Wave量子处理器可以被用作大尺度相干量子动力学的精确模拟器。这显示了分离相关自旋的“扭结”模式与理想量子系统的薛定谔方程的精确分析解几乎完全一致，完全与外界噪声隔绝。结点的密度和间距取决于实验的速度和“量子性”等因素。对单量子比特参数的测量被证明，实验可以准确地预测8-2000个量子比特的系统行为，证明了所有规模的量子模拟的高水平控制。

通过使用D-Wave的量子退火器在比以前认为可能的更短的时间尺度上模拟量子动力学，这个实验表明，这些设备可以在没有任何可察觉的外部环境影响下运行。

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9月12日，IBM Quantum表示，印度理工学院马德拉斯分校（IIT-Madras）将加入IBM Quantum Network，并成为第一个加入的印度机构。作为该网络的成员，IIT-Madras将获得基于云计算的IBM先进的量子计算系统和量子专业知识，以探索实际应用并推进印度的量子计算技能开发和研究。

IIT-Madras的量子信息、通信和计算中心将专注于推进量子机器学习、量子优化和金融应用研究等研究领域的核心算法。他们将使用IBM Quantum服务和开源Qiskit框架来探索量子算法、量子机器学习、量子纠错和错误缓解、量子层析扫描和量子化学等领域，并推动和发展印度的量子计算生态系统。IIT-Madras的研究人员将在IBM印度研究院的跨领域支持下研究量子计算的应用。

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刘峻宇博士将在量子计算一站式平台qBraid担任量子研究科学家的职位。刘博士是量子计算领域的世界级科学家，曾在量子信息科学的多个领域工作。他的工作在优化、机器学习、数据科学、大数据、量子计算、区块链、计算机科学和基础物理学方面具有跨学科应用，从正式的理论预测、实验模拟和观察到商业实现。

目前，刘博士在芝加哥大学普利兹克分子工程学院蒋良教授团队和芝加哥量子交易所任职。他的代表成果包括提出了量子数据中心，一种结合了量子随机存取存储器和量子网络的架构。

在qBraid，刘博士将致力于量子优化、机器学习和其他量子化学应用。目前他与麻省理工学院的科学家合作领导使用量子计算机制造更智能电网的项目，刘博士和他的同事探索使用量子算法解决最先进的智能电网问题。

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量子开源社区的主要倡导者Unitary Fund团队正在组织其首次量子开源软件调查，以更好地了解量子计算社区的背景及其当前需求。该调查将涵盖人口统计、经验、社区、研究、技术堆栈的信息，帮助该组织改进其提供的产品、服务、活动和教育材料，鼓励参与者提供具体反馈。

根据调查文件，此次调查的目的是收集一个数据集，该数据集具有包容性并代表当前和未来的开源软件编码器，用于量子技术，以便更好地服务于量子计算生态系统的用户。该组织希望在收集到数据后与整个量子社区分享结果。

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在发表于《美国国家科学院院刊》的一项新研究中，来自洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员提议将更多的量子力学数学纳入机器学习预测的结构中。利用分子内原子的特定位置，机器学习模型可以预测一个有效的哈密顿矩阵，该矩阵描述了各种可能的电子态及其相关能量。

研究人员采用半经验量子力学（SEQM）方法的结构来构建动态响应的哈密顿量，SEQM方法使用适合实验性质的经验参数来构建降阶哈密顿量，该团队还通过用从本地环境推断的机器学习动态值替换这些静态参数，大大提高了SEQM方法的准确性。这些动态生成的哈密顿参数经过分子能量和原子力的训练，显示出与原子杂化和键合的强相关性。研究人员仅使用大约6万个小有机分子构象异构体进行训练，生成的模型在测试更大的化学系统和预测各种分子特性时保留了可解释性、可扩展性和可转移性。

研究人员表明，机器学习模型可以模仿自然基本定律的基本结构。这些定律很难直接模拟。机器学习方法可实现易于计算且在各种化学系统中准确的预测。改进后的机器学习模型可以快速准确地预测分子的广泛特性。这些方法在计算化学的重要基准上得分非常高，并展示了深度学习方法如何通过结合更多的实验数据来继续改进。

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美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室（BNL）和纽约州立大学石溪分校的研究团队设计了一种新的量子算法，用于计算化学反应过程中特定构型的分子的最低能量。与现有的类似算法相比，新算法将显著提高计算反应分子中势能面的能力。

新算法利用了分子结构中连续变化的键长或键角产生的平滑几何变形。研究人员表示，通过这种方法他们可以非常准确地计算分子的基态，即使化学键在化学反应过程中发生断裂和重组。就量子化学而言，关键是要在基态和不存在电子态的激发态之间找到足够大的“能量间隙”，足够的间隙才能让研究人员准确追踪分子的路径。

研究人员在无噪声量子模拟器的几个示例中展示了其实用性，包括H2O、CH2和一个化学反应H2+D2→2HD，通过均匀拉伸化学键，该团队发现这种新算法解决了与大原子距离沿绝热演化路径的能隙闭合和能级交叉相关的问题。与其之前的绝热方法相比，新方法性能更稳定，精度更高。此外，保真度分析表明，即使键长变化有限，其算法仍然可以实现基态的高保真度。

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量子计算初创公司Kipu Quantum完成了300万欧元的融资。本轮融资由Quantonation、美国深度科技投资人Entrada Ventures和卡尔斯鲁厄早期投资人First Momentum Ventures共同领投。

Kipu Quantum将利用资金设计量子计算产品，以满足化工、制药、优化、金融和物流等不同垂直行业的客户需求。该公司在客户用例与共同设计的量子硬件架构以及定制的应用和特定硬件算法之间进行操作，这些算法是与客户共同开发的，并转化为企业解决方案。

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伊朗马什哈德菲尔多西大学的研究人员提出了一种用于分布式量子计算的多层分层架构。在分布式量子计算中，不同的单元或子系统通过隐形传输进行通信，传输量子信息。量子传输需要经典和量子资源，因此，必须尽量减少这些子系统之间的通信数量。

研究人员提出了一种两级分层优化方法，将量子比特分布在不同的部分。在第一级中，用一个整数线性规划模型来将一个单片量子系统分布到K平衡分区，从而使非本地门最少。当一个量子比特被传送到目标部分时，可以被其他门优化使用，而不会被传回目标部分。在第二级中，提出了一种用于量子电路的数据结构，并应用了递归函数来最小化隐形传态的数量。实验结果表明，他们提出的方法优于以前的方法。

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Quantum Communication & Security

9月13日，韩国移动运营商SK电讯（SKT）和其子公司——互联网提供商SK Broadband表示，他们在全球虚拟专用网络(VPN)中实施了后量子密码技术，这标志着韩国首次在海外网络上对此类技术进行商业化运营。

后量子密码成为SKT量子密码技术的最新补充，其中包括量子密钥分发和量子随机数生成器。SK Broadband于8月通过软件更新完成了支持后量子密码的VPN安装，并在美国、日本和新加坡进行了网络测试。

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哈佛大学和亚马逊AWS建立了战略联盟，推进量子网络的基础研究和创新。这将为哈佛大学教授主导的研究提供大量资金，并将在这一关键的新兴技术领域建立学生招聘、培训、外展和劳动力发展的能力。该计划的重点是推动哈佛量子倡议(HQI)中量子网络特定研究目标的快速进展。

通过哈佛技术开发办公室支持的为期三年的研究联盟，AWS将支持HQI在量子存储器、集成光子学和量子材料领域的研究项目。其部分资金还将用于提升哈佛纳米系统中心的量子制造能力，该中心是纳米制造、材料表征、软光刻和成像的关键设施。AWS的研究人员将努力提高量子存储技术的成熟度和可扩展性。AWS将专注于解决科学和工程挑战，目标是为量子网络开发新的硬件、软件和应用程序，连接和增强单个量子处理器的功能。

除了量子研究合作之外，AWS的额外慈善支持将帮助哈佛培养研究生和博士后。该合作将建立一个高素质研究人员组成的多元化人才管道，培养下一代量子科学家和工程师。

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保加利亚瓦尔纳技术大学的研究人员报告了两种用弱相干脉冲实现的点对点相对论量子密钥分发方案，两种方案都依赖于高维量子系统（利用相位和偏振编码来建立密钥比特）。其中一个方案是用两个顺序连接的干涉仪组成的系统因为第一个（干涉仪）控制着第二个的行为。另一个方案代表了经典相对论量子密钥分发（QKD）的设置，但有所修改。这两种方案都具有高密钥率的特点。

密匙率的值与150公里以内的距离有关，第一种方案的密钥率较低，但工作距离较长，工作距离可达320公里。这些速率值是在不影响安全性的情况下获得的。研究人员将相对论模型与双场QKD协议进行了比较。此外，他们提出了一种评估QKD最优性的指标。它被定义为密钥速率（在给定距离）与相关QKD中使用的量子资源（量子比特）数量之间的比率。

结果表明，研究人员提出的方案之一是最优的相对论密钥分发，比原来的双场更优。他们还验证了所提出的方案在密钥率方面优于原始双场，但工作距离很短。

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Strategy & Policy

超导量子处理器供应商QuantWare获得了荷兰国家量子计划Quantum Delta NL的110万欧元资助，以通过使用新型材料进一步提高其在超导处理器中最先进的相干时间。这笔资金将支持QuantWare使用新型材料进行制造方法的研究，从而提高其QPU的性能。

QuantWare公司拥有独特的商业模式，使该公司能够以竞争对手解决方案的1/10的成本向量子计算机制造商提供QPU。在Quantum Delta NL的资助下，QuantWare将能够提供相干性时间更优一个数量级的超导量子芯片。

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量子公司Qkrishi Quantum Private Limited和SRM科学技术研究所(SRMIST)合作建立了SRMIST Qkrishi量子信息和计算卓越中心(SQ-QuIC)，该中心于9月9日由SRMIST副校长正式揭幕。

该中心将把SRM的教师、研究学生和Qkrishi的科学家聚集在一起，从事尖端的量子算法和应用研究。由物理、化学、数学、管理和工程学院的教师组成的跨学科团队将专注于金融、药物发现、物流优化、汽车和机器学习等领域的研究。

SQ-QuIC的使命是发明和开发新技术以重塑整个行业，帮助印度在量子时代占据领导地位。

SQ-QuIC将有助于创建一个繁荣的生态系统，其中包括教师、学生和外部行业合作者，他们可以专注于解决印度和世界面临的一些最严峻的挑战。SRMIST和Qkrishi之间的合作伙伴关系还将使学生们能够研究尖端的量子技术，这将有助于他们为量子时代做好准备。

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近日，爱尔兰研究委员会与爱尔兰总理府的共享岛屿计划合作，资助了EQUITY：爱尔兰量子信息和技术战略（Éire Strategy for Quantum Information and Technology）。

该计划的第一项活动汇集了爱尔兰在该领域的大多数领先科学家，以及主要的行业代表，举办了为期两天的研讨会，讨论爱尔兰目前的状况，以及准备在哪里产生影响。现在有几个方向正在向前推进，包括关于量子计算架构、量子传感和开发安全的量子通信网络的重大项目。

EQUITY高度重视确保量子技术的影响达到尽可能广泛的传播，即将在都柏林大学举办的量子节是实现这一目标的一个步骤，整个爱尔兰岛的量子研究人员将聚集在一起，展示其工作成果。

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美国莫尔豪斯学院的一名物理学家和加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院的一名工程师获得了美国国家科学基金会（NSF）提供的量子电动力学研究资助，为期三年，价值798000美元，以及一项领导和培训计划，其重点是增加在科学、技术、工程和数学领域代表性不足的人群的学生的入学机会。

该赠款将支持新技术的开发，这些新技术可以在光波相互作用以及与分子和单个原子相互作用时，精确地观察和测量光波。研究人员的目标是在阿秒时间尺度上实现这种相互作用。通过该项目，研究人员试图验证关于光如何与物质相互作用的量子性质的新兴理论，从固体到液体再到气体。这些发现还可能对一系列领域产生更广泛的影响，并可能孕育出下一代量子现象传感器。

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印度电子和信息技术部(IT)部长公布了IBM的白皮书，该白皮书涵盖了这家科技巨头在印度发展量子计算的路线图。

IBM的新白皮书讨论了印度如何有机会建立量子计算能力。这项技术的进步预计将带来大量机会，包括下一代电池设计、腐蚀分析、汽车结构分析、新材料设计、太阳能转换、催化剂、酶设计、欺诈检测、保理、网络取证、可持续性、风险管理、药物发现等。根据白皮书内容，到2024年印度将拥有世界上最多的软件工程师，通过提高技能和重新培养新应用程序的技能来塑造人才，并在未来建立IT的领导地位。

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Education & Talents

都柏林三一学院（TCD）和IBM签署了一份谅解备忘录，合作开展研究活动，并扩展其博士预科项目，以培养量子、人工智能和安全领域的下一代人才，扩大他们在教育和研究活动方面的现有合作。IBM和TCD还打算在爱尔兰和更广泛的欧盟生态系统中建立产业伙伴关系。他们将考虑共同开展研究活动，以促进联合项目和加速新材料的发现。

来自TCD和IBM的研究人员将通过包括使用基于云的人工智能驱动实验室、远程机器人实验室和计算方法在内的新方法，共同创造具有目标特性的新材料。目的是显著缩短发现重要材料的时间尺度。这些材料可能会对环境可持续性、能源储存和转换、脱碳和聚合物科学产生影响。研究还可能集中在使用各种计算和合成方法发现药物上。

TCD和IBM希望扩大他们的博士预科项目，目标是最终希望在量子计算、人工智能和安全等领域完成博士学位的学生。在IDA Ireland的支持下，它为参与者提供了与科学家合作解决现实世界问题的机会，同时获得实践行业经验。

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Quantum Materials

近日，中国科学院大连化学物理研究所光电材料动力学研究组研究员吴凯丰团队等在胶体量子点超快光物理研究中取得新进展，观测到CsPbI3钙钛矿量子点中激子精细结构裂分导致的系综量子拍频，并提出一种通过温度诱导晶格畸变进而调控裂分能的新机制。该研究成果发表在《自然-材料》上。

吴凯丰团队致力于胶体量子点的超快光物理与光化学研究。本工作中，科研团队利用圆偏振飞秒瞬态吸收光谱（即瞬态圆二色谱），在液氮到室温区间测定溶液合成、成本低廉的CsPbI3钙钛矿量子点系综的亮激子精细结构裂分（FSS）。研究发现，FSS能量可通过量子点尺寸进行调控，在液氮温度下最高可达1.6meV。同一样品的FSS能量展现出强烈的温度依赖性，即温度越低、裂分越大，这在以往的外延生长或胶体量子点体系均未观测到。

通过变温的晶格结构表征，并结合美国能源部能源前沿研究中心Peter Sercel博士的有效质量模型理论计算，研究发现这种温度依赖的FSS源于CsPbI3钙钛矿高度动态的晶格结构：降温能加剧Pb-I八面体扭曲，降低晶格对称性，进而增大FSS。此外，这些晶格扭曲的正交相量子点却拥有准立方相晶面，而该特性使亮激子之间产生避免交叉的精细结构能量间隙。实验上观测到的系综层面量子拍频正是对应于该能量间隙。该研究精准测定了胶体量子点系综的亮激子精细结构裂分，提出了通过温度诱导CsPbI3量子点晶格畸变进而调控亮激子裂分能的新原理，并展示了在量子信息科学领域的重要应用潜力。

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清华大学和吉林大学的研究人员，开发了一种使用半导体量子点的新型3D纳米打印技术。其研究成果发表在《科学》杂志上，在其论文中，该小组阐述了这项新技术，并提供了生成的3D物体的示例。

这一新方法使用半导体量子点（由硒化镉制成的纳米晶体，覆盖有硫化锌和由3-巯基丙酸配体制成的帽）作为打印材料的添加物。他们使用激光激活这些点，来自激光的光子被纳米晶体吸收，导致化学变化，从而允许量子点之间结合。这一过程被称为双光子吸收。在他们的配置中，只有在光强度最高的地方才有可能吸收质子，这允许产生比光的波长更短的键。

研究人员指出，他们的技术保留了量子点的光电特性，这意味着使用该材料制成的墨水打印的3D产品可用于光电设备，他们通过构建能够执行双光子吸收的3D打印机证明了他们想法的合理性。

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