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周报 | [7.25-7.31] 量子全球新闻要点总览

量子创投界

2022-08-01

导读：周报 | [7.25-7.31] 量子全球新闻要点总览

政策与战略

01 “网络安全的核威胁”——后量子网络安全迅速引起美国国会和政府的关注

美国国会正在审议一项旨在启动后量子网络安全(PQC)国家努力的立法，与此同时，量子计算机具有破解现有网络安全措施的能力，其他政府成员正在对此提高警戒级别，这会带来一个副作用，量子领域内的 PQC 供应商可能匆忙提供解决方案ーー这将很快发生。

在众议院通过了类似的法案后，美国参议员提出了一项两党法案，要求联邦政府加强对量子计算机潜在攻击的防御，由于量子计算机理论上可以破解目前用于保护政府数据安全的大多数加密技术，因此需要新的后量子技术。虽然量子威胁可能还需要数年时间，但网络安全专家警告称，黑客现在就可以窃取数据，以后再利用量子计算机来解密信息。

具体而言，立法将：

要求行政管理和预算局(OMB)优先考虑联邦机构信息技术的获取和向后量子密码技术的迁移。
要求OMB在国家标准与技术研究院（NIST）发布计划中的后量子密码学标准一年后，为联邦机构评估关键系统提供指导。
要求OMB 向国会发送一份年度报告，其中包括如何解决后量子密码学风险的战略、可能需要的资金，以及对整个政府的协调以及向后量子密码学标准和信息迁移的技术分析。

相关链接

https://thequantuminsider.com/2022/07/25/nuclear-threat-to-cybersecurity-post-quantum-cybersecurity-rapidly-gains-attention-of-u-s-congress-administration/

02 芝加哥大学20万美元投资量子初创公司

基于费米国家加速器实验室开发的技术，为扩展量子计算机提供解决方案的初创公司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，投资将帮助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，同时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。

Lismikro正在开发创新的低功耗微芯片控制器，以解决硬件瓶颈并释放量子计算机的全部潜力。

作为实验室创新奖学金计划的一部分，这家初创公司还参加了I-Corps 计划和Compass 的 Cohort 4，该奖学金得到了芝加哥大学联的支持。

相关链接

https://polsky.uchicago.edu/2022/07/26/fermilab-engineer-scales-quantum-startup-with-support-from-uchicago/

03 零的突破！量子信息技术领域首摘中国专利银奖

7月26日，国家知识产权局正式发布关于第二十三届中国专利奖授奖决定，合肥高新区企业科大国盾量子技术股份有限公司的发明专利《一种量子密钥中继的方法、量子终端节点及系统》（ZL 201511005684.5）荣获中国专利银奖。这是此次量子信息技术领域全国唯一获奖的专利，实现了中国专利银奖“0”的突破，也是该领域有史以来获得的最高专利奖项。

作为国内率先从事量子信息技术产业化的企业，国盾量子持续在关键领域、”卡脖子“的地方下功夫、花力气，努力打通技术研发、工程转化到应用推广的技术创新链通道。据了解，截止2021年底，国盾量子拥有国内外授权专利292项。根据第三方统计，该公司是全球量子通信领域公开的同族专利数量最多的专利持有人。除了数量上一骑绝尘，国盾量子的知识产权质量上也首屈一指。其核心发明专利“一种量子密钥分发终端和系统”（ZL 201310464744.4）曾荣获安徽省专利金奖，“基于量子集控站的光量子通信组网结构及其通信方法”（ZL201110170292.X）发明专利荣获安徽省专利金奖、中国专利优秀奖。

相关链接

http://ah.anhuinews.com/hf/yq/202207/t20220728_6208760.html

04 量子信息网络产业联盟成立大会在京召开

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。

闻库在致辞中指出，构建和培育量子信息技术产业生态，促进应用产业发展，已成为全球各主要国家面向未来，打造信息技术产业新优势的重要方向。余晓晖在致辞中指出，近年来量子信息领域重要科研成果亮点不断涌现，样机产品研发稳步推进，应用场景探索快速发展，创业与投融资高度活跃，产业生态构建和培育开始成为各方关注重点。

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。

相关链接

https://mp.weixin.qq.com/s/pRYUWz0QGBzQJZxOJpntPQ

企业风云

01 德国julich研究中心使用GPU和QODA模拟量子计算机

图形处理器正在承担一个超越游戏和人工智能的新角色--在真正的硬件到来之前，它们现在正在充当替代用的量子计算机。

Jülich超级计算中心正在使用GPU和英伟达的一个软件工具包QODA来模拟量子计算机，并研究此类系统的算法，由于量子处理器仍在开发中，GPU是发挥完全可操作的量子计算机作用的最快的电路。

Jülich已经模拟量子系统20多年了，代码一直在为CPU进行优化，该超级计算中心已经收购了英伟达的QODA，以帮助将计算转移到图形处理器上，作为基础研究的一部分，Jülich研究人员模拟了量子计算机的真实模型，以找出它们是如何运行的。

相关链接

https://www.hpcwire.com/2022/07/27/gpus-are-role-playing-quantum-computers/

02 谷歌AI投资澳大利亚大学的量子研究

谷歌 AI 正在澳大利亚大力投资量子研究。谷歌人工智能团队报告称，它与悉尼大学 (USYD) 和新南威尔士大学 (UNSW) 建立了新的合作伙伴关系，并扩大了与麦考瑞大学 (MQ) 和科技大学 (UTS) 的研究合作，这些研究项目将探索使用量子技术（硬件和软件）来解决实际问题和机遇。

这一举措将特别促进澳大利亚的量子研究，但总的来说，其目的是推动可以使量子计算具有可扩展性的研究，该团队过去曾在澳大利亚投资了多项研究计划，包括之前的量子项目。

相关链接

https://thequantuminsider.com/2022/07/28/google-ai-invests-in-quantum-research-power-of-australian-universities/

03 QuSecure 的网络安全解决方案立即解决 NIST 发现的网络量子漏洞

后量子网络安全 (PQC) 领域的领导者QuSecure，近日宣布推出QuProtect，这是业界首个基于端到端 PQC 软件的解决方案，专为保护加密而设计使用量子安全通道进行具有量子弹性的通信和数据，旨在解决最近宣布的美国国家标准与技术研究院 (NIST) 技术合作团队概述的量子漏洞。

QuProtect 具有独特的能力，可以利用 NIST 新团队的发现工作，作为目前唯一积极安装的 PQC 解决方案，并支持NIST 最近选择用于后量子密码标准化的基于 Kyber 的算法。一旦识别出漏洞，QuSecure 可以通过集中管理控制台以多种方式部署，以解决遗留的非对称加密漏洞，无论是通过本地网络传输数据，还是用户在家访问组织的在线门户。这些部署方法还包括对静态数据和传输中数据的主动防御，具有持续可用性，以在组织网络周围启用密封的后量子边界。

相关链接

https://www.hpcwire.com/off-the-wire/qusecures-cybersecurity-solution-immediately-addresses-nist-discovered-network-quantum-vulnerabilities/

04 Zapata 的Orquestra 瞄准混合量子经典挑战

随着混合量子经典计算解决方案对于实现实际量子计算的必要性越来越清楚，人们越来越重视开发软件平台来构建混合应用程序和工作流程。

Nvidia 最近宣布的 QODA（量子优化设备架构）是值得注意的新产品之一，Zapata Computing 是早期的 QC 软件先驱之一，押注于使用其 Orquestra 平台利用支持量子的混合应用程序来提供量子优势。

Nvidia 的意图是将其 GPU 加速器技术与量子系统集成，以利用混合经典量子资源，Zapata 有更广泛的目标，其 Orquestra 产品与 QODA等工具集成，用于构建和部署在更广泛的混合量子经典资源上运行的应用程序。

相关链接

https://www.hpcwire.com/2022/07/28/zapatas-orquestra-targets-the-hybrid-quantum-classical-challenge/

产业动态

01 Multiverse Computing 与博世集团宣布量子数字孪生计划

Multiverse Computing是量子计算解决方案的全球领导者，近日宣布与位于马德里的博世汽车电子厂合作开展一个研究项目，以利用量子计算在工厂的虚拟复制品或“数字孪生”（digital twin）。

Multiverse 正在博世实施基于量子的优化算法，为全球多家原始设备供应商（Original Entrusted Manufacture，OEM）提供尖端电子元件，Multiverse软件解决方案将利用数据来评估单个设备的性能，以及更广泛的生产过程，以加强质量控制和提高整体效率，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获得当前阶段的成果（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。

目前，博世240家工厂正在努力实现工业4.0，已生产出12万台联网机器和超过25万台设备，博世互联解决方案可以提高25%的生产率。仅2021年，该公司就通过制造和物流的互联解决方案实现了超过 8 亿欧元的销售额。

相关链接

https://www.hpcwire.com/off-the-wire/multiverse-computing-announces-quantum-digital-twin-initiative-with-bosch-group/

02 iXblue，美国国家地球物理和火山研究所使用量子技术监测火山

世界上第一次检测由火山过程引起的重力变化是使用量子重力仪进行的，这种设备即使在其他技术无法使用的条件下也能提供高质量的数据。这些结果是在导航、光子学和空间以及海上自治领域的高科技公司 iXblue 和国家地理科学研究所 (INGV-OE) 的 Osservatorio Etneo 进行的一项研究中提出的。他们的工作最近发表在美国地球物理联盟 (AGU) 的同行评审期刊《地球物理研究快报》上。

在由欧盟 H2020 计划资助的NEWTON-g 项目的框架内，由 iXblue 制造的绝对量子重力仪 (AQG) 进行了改进，使其适合在恶劣的环境条件下使用，并于 2020 年 8 月，它安装在埃特纳火山的山顶活动区，以测试其作为火山监测仪器的潜力。从那时起，AQG进行了近乎连续的重力测量，并且在他们的出版物中，iXblue 和 INGV-OE 提供了一个为期四个月的重力数据时间序列。

iXblue 的 AQG 是一种交钥匙、便携且易于操作的量子传感器，能够使用称为原子干涉测量的量子技术测量重力场的这种变化。使用激光冷却接近绝对零的铷原子云作为测试质量，iXblue 的 AQG 可以感知重力的微小变化。

相关链接

https://thequantuminsider.com/2022/07/31/explosive-use-case-ixblue-the-national-institute-of-geophysics-and-volcanology-study-use-of-quantum-technology-to-monitor-volcano/

03 世界首颗量子微纳卫星成功发射

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。

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。

量子微纳卫星的成功发射和在轨运行，将有助于我国保持和扩大在空间量子通信领域的国际领先地位，助力实现国家信息安全和信息技术水平的跨越式提升。

参考链接

http://news.ustc.edu.cn/info/1055/79946.htm

科技动态

01 反蝴蝶效应使量子计算机性能的新基准测试成为可能

利用量子“反蝴蝶效应”的研究解决了物理学中长期存在的实验问题，并建立了一种对量子计算机性能进行基准测试的方法。

“使用我们开发的简单、强大的协议，我们可以确定量子计算机可以有效处理信息的程度，它也适用于其他复杂量子系统中的信息丢失，”洛斯阿拉莫斯国立大学的量子理论家 Bin Yan 说。

退相干形式的噪声在与周围环境耦合时会擦除复杂系统（例如量子计算机）中的所有量子信息。另一方面，通过量子混沌扰乱的信息在整个系统中传播信息，保护它并允许它被检索。相干是一种能够实现量子计算的量子状态，而退相干是指随着信息泄漏到周围环境而导致该状态的丢失。

利用了两年前发现的量子反蝴蝶效应，使系统在一个循环中随着时间向前和向后演化，因此可以将其应用于任何具有时间反转动力学的系统，包括量子计算机和使用冷原子的量子模拟器。

研究人员在 IBM 基于云的量子计算机上进行了模拟演示该协议。

相关链接

https://www.hpcwire.com/off-the-wire/anti-butterfly-effect-enables-new-benchmarking-of-quantum-computer-performance/

02 在量子计算机上模拟凝聚系统的量子嵌入理论

量子计算机有望提高材料量子模拟的效率，并能够研究目前在经典架构上比目前更复杂的系统和特性。

芝加哥大学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，这些都是构建未来量子技术的有希望的系统，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触手可及。

相关链接

https://www.nature.com/articles/s43588-022-00279-0

03 中国科大实现设备无关量子密钥分发

近日，中国科学技术大学潘建伟及其同事张强、徐飞虎等，通过发展设备无关理论协议和构建高效率的光学量子纠缠系统，首次在国际上实验实现了设备无关量子密钥分发（DI-QKD）的原理性演示，相关研究成果于7月28日在线发表在《物理评论快报》上。

潘建伟团队分别从理论和实验两方面进行探索研究。理论方面，他们提出原创的随机后选择DI-QKD理论方案[Phys. Rev. Lett. 128, 110506 (2022)]。其核心思想是通过在实验测量结果中随机添加噪声，并将其中包含少量关联信息但拥有较大错误的结果剔除掉，从而有效提升系统对于损耗的容忍度，使得现有技术水平下DI-QKD的实现成为可能。实验方面，他们利用自发参量下转换的原理，通过优化空间光路的参数搭建了高效率的光学纠缠源，并结合高效率的单光子探测器，使系统效率达到87.5%，超过了以往所有报道的相关光学实验。同时，通过调整非线性晶体的摆放角度来限制其对于参量光的反射，使实验中产生的量子态保真度达到99.5%，满足了理论方案对于系统性能的要求。在此基础上，潘建伟团队首次实现了基于全光学系统的DI-QKD原理演示，成码率达到466 bps，并且验证了该系统在光纤长度达到220m时仍然可以产生安全的量子密钥。

这项工作对于揭示量子力学基础检验和量子信息处理之间内在的深刻联系，发展安全的密钥分发、构建未来的量子网络均具有重要的意义。