當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，科技創(chuàng)新是其中一個(gè)關(guān)鍵變量。我們要于危機(jī)中育先機(jī)、于變局中開新局，必須向科技創(chuàng)新要答案。要充分認(rèn)識(shí)推動(dòng)量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性，加強(qiáng)量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，把握大趨勢(shì)，下好先手棋。啟科量子深度聚焦量子信息領(lǐng)域，精選一周最值得關(guān)注的行業(yè)資訊，提供最新行業(yè)觀察。

　　以色列首臺(tái)量子計(jì)算機(jī)面世，擁有5個(gè)離子阱量子比特

　　近日，以色列自主建造的首臺(tái)量子計(jì)算機(jī)面世，由魏茨曼科學(xué)研究所開發(fā)。2月中旬，以色列創(chuàng)新署(IIA)和國防部宣布，將投資約6220萬美元開發(fā)本國第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，用于學(xué)術(shù)界、高科技產(chǎn)業(yè)和安全機(jī)構(gòu)的研發(fā)工作。以色列希望借此奠定量子技術(shù)基礎(chǔ)，構(gòu)建獨(dú)立自主的量子計(jì)算能力。

　　前述宣布僅一個(gè)多月后，魏茨曼科學(xué)研究所Roee Ozeri教授就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，成功建造了以色列首臺(tái)量子計(jì)算機(jī)。這是一臺(tái)包含5個(gè)量子比特的離子阱量子計(jì)算機(jī)，大致相當(dāng)于IBM公司最初提供量子計(jì)算云服務(wù)時(shí)的研發(fā)水平。相關(guān)成果發(fā)表于美國物理學(xué)會(huì)期刊PRX Quantum上。

　　荷蘭量子應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室正式啟動(dòng)

　　荷蘭量子應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室(QAL)是一個(gè)新成立的公私研發(fā)合作伙伴關(guān)系，在一個(gè)領(lǐng)先的平臺(tái)上提供一支由科學(xué)家、研究人員、工程師、應(yīng)用程序開發(fā)人員以及軟件和硬件專家組成的獨(dú)特團(tuán)隊(duì)，以探索量子計(jì)算的優(yōu)勢(shì)并將其推向市場(chǎng)。

　　QAL最初將專注于優(yōu)化，模擬和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序。因此，它與量子Delta NL基金會(huì)(QDNL)的路線圖完全一致。荷蘭政府正在對(duì)量子計(jì)算進(jìn)行大量投資，以增加創(chuàng)新和發(fā)展的規(guī)模，歐洲和世界其他地方的其他政府也是如此。

　　IonQ加入Azure Quantum

　　離子阱量子計(jì)算領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者IonQ宣布與微軟簽署協(xié)議，將IonQ Aria引入Azure Quantum平臺(tái)。此次合作將把IonQ最新的量子系統(tǒng)IonQ Aria添加到云平臺(tái)中，該云平臺(tái)已經(jīng)采用了IonQ的上一代系統(tǒng)。通過這種伙伴關(guān)系，任何有互聯(lián)網(wǎng)連接的人都將能夠利用IonQ Aria的能力，進(jìn)一步推進(jìn)量子計(jì)算的民主化。

　　IonQ總裁兼首席執(zhí)行官Peter Chapman說：“很高興通過微軟Azure和我們的擴(kuò)展測(cè)試計(jì)劃將IonQ Aria的領(lǐng)先能力帶給更多的客戶。我們相信量子計(jì)算的未來依賴于讓盡可能多的人掌握當(dāng)今系統(tǒng)的能力，建立我們與微軟的現(xiàn)有合作伙伴關(guān)系是這條道路上的重要一步。”

　　本季度早些時(shí)候，IonQ 宣布與現(xiàn)代汽車合作設(shè)計(jì)量子算法來模擬電動(dòng)汽車中的電池化學(xué)。IonQ 此前宣布與 GE Research 合作解決風(fēng)險(xiǎn)緩解問題 ，并與 Goldman Sachs 合作開展針對(duì)定價(jià)期權(quán)等金融應(yīng)用的蒙特卡洛模擬 。

　　商業(yè)動(dòng)態(tài)

　　Sandbox從谷歌母公司Alphabet拆分 已完成上億美元融資

　　谷歌母公司Alphabet旗下量子技術(shù)部門Sandbox正式宣布，將從Alphabet剝離出來，成立一家獨(dú)立公司。

　　Sandbox專注于量子計(jì)算軟件的開發(fā)和實(shí)驗(yàn)性量子項(xiàng)目，由谷歌聯(lián)合創(chuàng)始人Sergey Brin創(chuàng)立，由Jack Hidary領(lǐng)導(dǎo)。分拆之后，公司CEO一職由Hidary繼續(xù)擔(dān)任，前谷歌首席執(zhí)行官Eric Schmidt將出任董事會(huì)主席。

　　與此同時(shí)，與獨(dú)立消息一起公布的，還有Sandbox完成上億美元融資的消息。本輪投資者包括Schmidt本人，以及Breyer Capital、TIME Ventures和T. Rowe Price等。

　　Xanadu與英偉達(dá)合作加速量子計(jì)算研究和開發(fā)

　　Xanadu正在與英偉達(dá)合作，為使用Xanadu開源軟件框架PennyLane的量子計(jì)算研究人員、開發(fā)人員提供原生GPU支持和高性能計(jì)算能力。

　　PennyLane將經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)庫與量子硬件和模擬器無縫集成，使用戶能夠以與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相同的方式訓(xùn)練量子計(jì)算機(jī);英偉達(dá)cuQuantum是一個(gè)軟件開發(fā)工具包，由優(yōu)化的庫和工具組成，旨在加速量子計(jì)算工作流程。

　　量子計(jì)算社區(qū)現(xiàn)在可以通過PennyLane利用cuQuantum：合作為PennyLane用戶提供了HPC級(jí)性能，使他們能夠以簡(jiǎn)單、有效和快速的方式解決云平臺(tái)和超級(jí)計(jì)算機(jī)上的各種問題。

　　英偉達(dá)宣布推出更多用于量子計(jì)算開發(fā)的工具

　　英偉達(dá)在GTC 2022大會(huì)上宣布，用于加速量子計(jì)算的軟件開發(fā)工具包(SDK)——英偉達(dá)cuQuantum現(xiàn)已全面發(fā)布。

　　cuQuantum使用張量網(wǎng)絡(luò)和狀態(tài)向量庫運(yùn)行復(fù)雜的量子電路模擬。研究人員已經(jīng)在使用這些產(chǎn)品來應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的挑戰(zhàn)。例如，量子軟件公司QC Ware正在美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的Perlmutter超級(jí)計(jì)算機(jī)上使用cuQuantum運(yùn)行量子化學(xué)和量子機(jī)器學(xué)習(xí)算法。

　　研發(fā)動(dòng)態(tài)

　　單光子源為實(shí)際的量子加密奠定了基礎(chǔ)

　　澳大利亞悉尼科技大學(xué)、新南威爾士大學(xué)、麥考瑞大學(xué)研究人員開發(fā)了一種新的高純度單光子源，可以在室溫下運(yùn)行。新的單光子源獨(dú)特地將一種稱為六方氮化硼的二維材料與一種稱為半球形固體浸沒透鏡的光學(xué)組件相結(jié)合，這將光源的效率提高了六倍，即在室溫下每秒鐘可以生成超過1000萬個(gè)單光子。該源是量子技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用的重要一步，如基于量子密鑰分發(fā)(QKD)的高度安全通信。

　　用于量子安全加密的小型廉價(jià)解決方案

　　圣路易斯華盛頓大學(xué)實(shí)驗(yàn)室提出了一種安全系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以抵抗量子攻擊，而且價(jià)格便宜、方便擴(kuò)展，并且設(shè)備需求簡(jiǎn)單。這項(xiàng)研究將發(fā)表在IEEE Transactions of Information Forensics Science中。

　　用于對(duì)稱密鑰分發(fā)的新協(xié)議——SPoTKD，不需要激光或衛(wèi)星或數(shù)公里的新電纜。依賴于嵌入更小的時(shí)鐘的微小芯片：這些時(shí)鐘實(shí)際上是電子，無需電池即可運(yùn)行。電子傳輸?shù)牧孔有再|(zhì)增加了一些額外的安全層，如果測(cè)量它們，時(shí)鐘就會(huì)坍縮，它將永遠(yuǎn)消失，間諜和收件人都無法訪問這些信息。

　　研究實(shí)現(xiàn)量子電路的噪聲自適應(yīng)搜索

　　麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)開發(fā)了QuantumNAS(噪聲自適應(yīng)搜索)框架，以減輕困擾量子機(jī)器的噪聲。借助QuantumNAS，研究人員尋求降低整體搜索和訓(xùn)練成本，同時(shí)確定包含理想?yún)?shù)數(shù)量和適當(dāng)架構(gòu)的量子電路，以最大限度地提高精度并降低噪聲。

　　為了鼓勵(lì)在這一領(lǐng)域開展更多工作，研究人員創(chuàng)建了名為TorchQuantum的開源庫，其中包含有關(guān)他們的項(xiàng)目、教程和可供其他研究小組使用的工具的信息。這項(xiàng)工作得到了美國國家科學(xué)基金會(huì)、麻省理工學(xué)院、IBM Watson AI實(shí)驗(yàn)室、高通創(chuàng)新獎(jiǎng)學(xué)金和美國能源部的支持。

　　量子比特存儲(chǔ)的新世界紀(jì)錄：20 毫秒

　　在歐洲量子旗艦計(jì)劃的框架內(nèi)，Mikael Afzelius 的團(tuán)隊(duì)通過將量子比特存儲(chǔ) 20 毫秒，成功地提高了這一持續(xù)時(shí)間。

　　“這是基于固態(tài)系統(tǒng)的量子存儲(chǔ)器的世界紀(jì)錄，在這種情況下是晶體。我們甚至設(shè)法達(dá)到了 100 毫秒的標(biāo)記，但保真度略有下降”，研究人員興奮地說道。與他們之前的工作一樣，UNIGE 的科學(xué)家們使用摻雜了某些稱為“稀土”(在本例中為銪)的金屬的晶體，能夠吸收光然后重新發(fā)射。這些晶體保持在 -273,15°C(絕對(duì)零)，因?yàn)槌^該溫度 10°C，晶體的熱攪動(dòng)會(huì)破壞原子的糾纏。

　　量子技術(shù)有望將充電速度提高200倍

　　韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究所(IBS)的研究人員提出了一種量子充電技術(shù)，可將電動(dòng)汽車的充電速度提高200倍，充電將與加油一樣簡(jiǎn)單。

　　發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志的論文表明，all-to-all coupling 在量子電池中是無關(guān)緊要的，global operation 的存在是量子優(yōu)勢(shì)的唯一因素。

　　該小組進(jìn)一步查明了這種優(yōu)勢(shì)的確切來源，同時(shí)排除了任何其他可能性，甚至提供了一種設(shè)計(jì)這種電池的明確方法。

　　此外，該小組精確量化了在該方案中可以實(shí)現(xiàn)多快的充電速度。雖然最大充電速度隨著經(jīng)典電池的電池?cái)?shù)量線性增加，但研究表明，采用 global operation 的量子電池可以實(shí)現(xiàn)充電速度的指數(shù)增加。

　　在金剛石中觀察到一種奇怪的單極子

　　麻省理工學(xué)院Paola Cappellaro團(tuán)隊(duì)描述了Palumbo-Goldman模型的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，以及相關(guān)張量單極子的觀察和表征。

　　Palumbo-Goldman在2018年發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上的核心結(jié)論是，張量單極子可以通過操縱一個(gè)簡(jiǎn)單的量子系統(tǒng)(例如由激光耦合的三能級(jí)原子)來人為地創(chuàng)建。在最新的實(shí)驗(yàn)中，研究小組操縱了一個(gè)由金剛石缺陷(氮-空位中心或NV中心)實(shí)現(xiàn)的人造原子：使用這種高度可控的量子裝置，實(shí)驗(yàn)人員準(zhǔn)備了合成單極子，測(cè)量了發(fā)散的Kalb-Ramond場(chǎng)，并確定了單極子的量子化電荷(由拓?fù)湓O(shè)置的整數(shù))。

　　來源：智能改變世界