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周报丨中国拓扑量子计算取得进展

发布时间:2022-09-23 19:23:45 来源:雷竞技官方网页版 作者:雷竞技app在线下载

内容简介:  最近,中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心高鸿钧研究团队对铁基超导体LiFeAs进行了更加细致而深入的研究。他们在实验上发现,应力可以诱导出的大面积、高度有序和可调控的马约拉纳零能模格点阵列。其主要发现包括:  1)晶体中的自然应力可诱导产生双轴电荷密度波(Biaxial CDW)条纹,沿着Fe-Fe和As-As晶格方向,其波长分别为λ1~2.7nm和λ2~24.3nm。2)波长为λ2的CDW对超导能隙具有明显的调制作用,当施加垂直于样品表面的磁场后,形成的磁通涡旋全部被钉扎在超导序较弱的As-As方向电荷密度波条纹上,...

  最近,中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心高鸿钧研究团队对铁基超导体LiFeAs进行了更加细致而深入的研究。他们在实验上发现,应力可以诱导出的大面积、高度有序和可调控的马约拉纳零能模格点阵列。其主要发现包括:

  1)晶体中的自然应力可诱导产生双轴电荷密度波(Biaxial CDW)条纹,沿着Fe-Fe和As-As晶格方向,其波长分别为λ1~2.7nm和λ2~24.3nm。2)波长为λ2的CDW对超导能隙具有明显的调制作用,当施加垂直于样品表面的磁场后,形成的磁通涡旋全部被钉扎在超导序较弱的As-As方向电荷密度波条纹上,形成有序的涡旋阵列。3)双轴电荷密度波的存在使得晶体对称性降低,从而改变了费米能级附近的拓扑能带结构,使得超过90%的磁通涡旋中心具有马约拉纳零能模,形成高度有序的马约拉纳零能模阵列。4)这种有序的马约拉纳零能模阵列可被外磁场调控,随着磁场增加,涡旋间距减小,马约拉纳零能模间的相互作用开始凸显。

  这些研究结果表明大面积有序可调的马约拉纳零能模阵列可以在LiFeAs中稳定存在,为实现拓扑量子计算提供了重要的高质量研究平台。该研究成果于6月8日发表在《自然》杂志上。

  近日,上海交通大学物理与天文学院金贤敏、唐豪课题组在光量子集成芯片中由正弦弯折波导组成的二维阵列中,通过二维量子行走,获得二维结构动态局域难以直接解析计算求得的传输方差,发挥出量子模拟的优势。

  该课题组通过实验展示动态局域对片上量子态波包的维持,想要维持特定量子态波包,只需要在直波导后接入特定弯折波导。对于量子信息处理应用具有一定的启示意义。该项研究成果发表在《光子学研究》上。

  由美国加州理工学院量子信息与物质研究所、谷歌Quantum AI和美国加州大学伯克利分校等多家机构组成的研究团队在《科学》杂志上的论文中表示,在处理某些机器学习任务时,量子计算机比经典计算具有指数级优势。该优势适用于使用机器学习来理解量子系统,这种优势在实际测试中是存在的。

  研究团队旨在辨别量子系统的特性,例如内部粒子的位置和动量。多个实验的量子数据可以输入到量子计算机的内存中,计算机将联合处理数据以了解量子系统的特性。

  研究人员从理论上证明,使用标准或经典技术进行相同的表征需要成倍增加的实验才能学习相同的信息。与经典计算机不同,量子计算机可以利用纠缠来更好地分析多个实验的结果。研究人员未测量真正的量子系统,而使用模拟的量子数据,并使用量子或经典技术对其进行分析,通过谷歌的量子计算机Sycamore测试了机器学习任务,仍赢过经典计算机。

  由英国布里斯托大学、巴斯大学和华威大学的物理学家组成的研究团队表明,无需复杂的光量子态和检测方案就可以对重要的物理特性进行高精度测量。这一突破的关键是使用环形谐振器——微型跑道结构,可在环路中引导光并最大限度地使其与研究中的样品相互作用。重要的是,环形谐振器可以使用与我们的计算机和智能手机中的芯片相同的工艺进行大规模制造。这对于研究所有在量子力学规定的测量极限下运行的集成光子传感器又近了一步。

  使用这项技术来感知吸收或折射率变化,可用于识别和表征各种材料和生化样品,从监测温室气体到癌症检测的局部应用。该项研究成果发表在《物理评论快报》上。

  由法国多家机构组成的研究团队开发了一种使用两个库珀对来保护量子计算机内的量子比特免受外部噪声影响的方法,降低了量子比特对噪声的敏感性,该项研究成果发表在《物理评论X》上。

  研究人员提出了一种新的超导量子比特,通过修改约瑟夫森结,量子态是非局部化的。在他们的设置中,允许两个库珀对同时隧穿。研究团队能够控制动能干扰共同隧穿元素,这导致抑制了不需要的库珀对的隧穿,使那些共同隧穿的库珀对顺利通过。该方法导致超导相的放大倍数加倍。

  该系统的量子比特对噪声的敏感性降低了10倍。研究人员计划测试在他们的系统中添加量子相移。这将允许在相位和电荷空间中降低噪声,从而提供更高程度的保护。

  日前,中国科学家团队自主创新的区块链技术体系“长安链”成功嵌入高性能抗量子密码模块,足以对抗目前已知的传统密码攻击和量子攻击。“长安链”由北京微芯区块链与边缘计算研究院牵头研发,是中国首个自主可控的区块链软硬件技术体系。“长安链”系统完全适配中国国密标准,并且还具备灵活可装配的性能。

  研究团队将一种后量子数字签名算法模块化嵌入长安链底层架构中。这种算法在选择信息攻击下高度安全,足以对抗所有已知的密码传统攻击和量子攻击。嵌入抗量子攻击的模块将全面融入“长安链”技术体系,不断适应国家各领域应用场景的需求。

  软件方面,“长安链”从0到1自主设计、研发了全球第一个模块化、可装配的区块链开源技术架构。硬件方面,“长安链”在全球首创基于RISC-V开源指令集的96核区块链芯片架构,构建物理安全隔离的运算执行环境,可实现20至50倍的超大规模区块链网络交易性能提升。

  美国国家科学基金会(NSF)宣布为当前活跃的NSF奖项提供补充资金,以支持使用IBM Quantum、Microsoft Quantum和Amazon Braket提供的量子云资源进行的量子研究。每个资助请求的金额最高可达5万美元,用于支付使用量子模拟器和硬件平台的费用,以及对研究生的一年支持。

  其研究必须在以下领域之一:量子算法及其实验实现;量子编译器和运行时基础设施设计;容错计算和其他提高现有量子计算硬件性能的方法;架构、系统、算法和可扩展纠错技术的基准测试;量子模拟、优化、密码学和机器学习;演示量子算法应用的可行性。

  QuantWare获得欧洲创新委员会资助750万欧元,用于快速扩展超导量子处理器

  荷兰超导量子处理器供应商QuantWare已获得欧洲创新委员会(EIC)的750万欧元资助,用于通过可扩展和可定制的量子处理器实现量子计算的民主化。这笔资金将支持该公司进一步开发其专有技术,以快速扩展量子处理器,使其远远超出当今有限的量子比特数。

  EIC加速器计划是欧洲最具竞争力的公共资助工具,旨在支持初创企业实现具有影响力的技术和科学突破,以应对全球挑战。新的EIC加速器“增强试点”第一次截止,共有1091个组织申请,但只有74个被选中。

  最近,韩国科学研究院(KIST)和硬件即服务(HaaS)初创公司SDT签署了技术转让协议,正式将量子技术从KIST研究实验室转移到SDT,以实现全球设备商业化。

  转让的技术之一是“量子密钥分发”(QKD),这是一种防止未经授权的中间人攻击获得敏感数据的系统,因为任何通信拦截都会改变数据本身的性质。此外,KIST还转让了量子随机数发生器(QRNG)和符合计数单元(CCU)技术。

  SDT计划在其边缘通信、传感器和边缘计算设备的工业产品组合中立即使用量子技术。SDT目前正在使用现场测试平台环境来测试韩国及其日本办事处的量子设备原型的安全性,旨在帮助开发全球生态系统的量子安全标准。

  6月9日,韩国宣布开发50量子比特量子计算机和量子互联网,在启动仪式上,韩国科学技术信息通信部长官李宗昊说:“未来五年是量子生态系统中一个非常重要的转折点,如果我们现在不迅速追求技术,未来可能没有机会再次挑战以确保量子技术的竞争力。”

  当天,李宗昊参观了韩国标准与科学研究院(KRISS)的量子计算实验室。同时,数十家韩国研究机构和私营公司携手成立了一个由政府发起的工作组,计划在2026年底前开发一台50量子比特的量子计算机,旨在赶上在量子计算领域遥遥领先的美国和中国。

  美国和丹麦于6月7日签署了关于量子信息科学与技术(QIST)合作的联合声明。利用两国在QIST的优势,这份合作声明将加强供应链,发展产业基础,并培养下一代量子人才。该联合声明建立在两国之间悠久而丰富的科学合作历史之上,包括2009年美国-丹麦科学技术协议。

  国际合作伙伴关系是释放量子技术巨大潜力的关键,美国和丹麦都认识到QIST对其国家未来繁荣的重要性。在美国,政府在发展QIST方面进行了大量投资,通过国家Q-12教育合作伙伴关系、13个QIST研究中心和强大的行业联盟制定了包括劳动力发展在内的计划和政策。丹麦也正在制定新的量子研究战略和更广泛的跨政府量子行动计划。该计划旨在加强丹麦的量子研究、创新和整个丹麦的量子生态系统。

  美国伊利诺伊大学芝加哥分校(UIC)已被选中加入量子优势联合设计中心(C2QA),该中心是美国能源部资助的国家量子信息科学中心,由布鲁克海文国家实验室领导,专注于构建创建可扩展、分布式和容错量子计算机系统所需的工具。

  UIC是第六家加入该量子中心的少数族裔服务机构,目前共拥有24家合作机构。此次合作将为两个机构的科学家开展合作研究开辟新的机会。它还将为UIC学生在量子工程的各个方面尤其是量子计算创造新的机会。

  马里兰大学(UMD)量子初创工厂(Quantum Startup Foundry)的TraQtion是一个市场加速器计划,利用UMD量子中心、中大西洋量子联盟(MQA)和其他合作伙伴关系,将公司与大型政府承包商联系起来,进行技术验证,并与寻求量子和量子支持技术的潜在客户联系起来。而Pre-TraQtion计划有助于引导小型企业创新研究(SBIR)和小型企业技术转让(STTR)计划,以解决与量子技术相关的特定主题。Pre-TraQtion计划对于希望将其技术商业化、建立公司并与美国政府合作获得资金的早期创始人非常有价值。该计划将从2022年7月持续至10月,提交申请的最终截止日期为2022年6月30日。

  6月9日,慈善组织Connected DMV和营销机构MCI USA宣布了将于2022年11月29日-12月1日在华盛顿特区的罗纳德·里根大厦和国际贸易中心举行首届量子世界大会,这是首个全球量子会议、博览会和网络系列。旨在提升美国在充满希望的量子科学和技术领域的领导地位。

  量子世界大会将重点关注量子科学和技术将对全球工业、政府和社会产生的变革性影响。该活动将吸引跨部门和多学科的观众,并将展示量子解决方案、研究、教育、劳动力、思想领导力、政策、商业和投资方面的主要趋势。量子世界大会还将展示和利用大华盛顿地区不断增长的量子生态系统,以加速全球不断增长的量子产业的价值,并帮助该地区成为下一代量子人才和劳动力、领导力、创新和经济发展的首要全球中心。

  ORCA Computing完成了1500万美元的A轮融资。由Octopus Ventures领投,其他投资者包括Verve Ventures、Quantonation、Oxford Science Enterprises和Innovate UK。这笔投资将有助于推出光子量子计算系统和软件,使公司和组织能够开发未来的数据处理能力。该目标还包括纠错工作。最新一轮的资金将部分用于将该团队的规模扩大一倍。

  此外,ORCA将为英国国防部提供第一台量子计算机。ORCA的量子计算机PT-1基于光子技术,无需笨重且昂贵的冷却设备,这是一个紧凑、即插即用的机架式系统,由易于使用的组件构建而成。PT-1系统将配备ORCA软件库,允许在其硬件和当前ML库之间轻松映射。安装后,国防部预计将与合作伙伴合作开发PT-1的程序。

  6月8日,光量子计算公司北京玻色量子科技有限公司(以下简称“玻色量子”)和精密仪器的开发商和供应商Menlo Systems进行了战略合作的云签约仪式。6月9日,玻色量子和中国海洋大学医药学院进行了联合研究协议的云签约仪式。

  玻色量子与Menlo Systems的战略合作,主要是针对量子信息科技领域和光子学科研领域快速增长的市场需求,双方将充分发挥各自专利技术优势,共同开展量子技术的模块化组件研发,探索量子和激光技术的应用创新,在量子与激光领域应用方面开展人才培养、技术交流、项目协同、产业协作等合作,协力将领先的光子学技术和量子信息科技从研究带入广泛应用中。

  玻色量子与中国海洋大学医药学院的联合研究,将充分发挥各自优势,联合研究如何将量子计算应用于分子动力学模拟计算、分子对接虚拟等环节,并展示出量子的计算优越性。通过玻色量子研制的相干量子计算设备和云计算平台,可以对复杂的药物分子和靶标蛋白等系统进行建模,将加速药物分子的筛选和研发过程。

  位于北京的量子传感公司未磁科技”近日宣布完成超亿元A轮融资,本轮融资由老股东IDG资本领投,朗玛峰创投、民银国际、中关村科学城跟投,老股东雅瑞资本持续支持。至此,未磁科技成立两年来,已累计完成4轮数亿元融资。

  同时,未磁科技近日获得首张基于原子磁力计技术的心磁图仪医疗器械注册证,成为国内首家、全球第二家拥有此项领先技术并获得医疗器械准入资质的公司。

  迄今为止,未磁科技得到了中关村前沿技术成果转化和产业化项目的支持,并获得国家人力资源和社会保障部颁发的全国优秀创业创新项目、中关村高新技术企业称号以及多个北京及全国创业大赛一等奖,奖金总额超过数百万元,受到了社会各界的普遍认可。

  6月9日,半导体测试和测量供应商FormFactor宣布推出无冷冻剂稀释制冷机(DR)。该系统能够冷却到10毫开尔文以下,即超导量子计算机运行所需的温度。

  DR可提供:采用按钮冷却自动化的无制冷剂操作;广泛的选项包括探头插座测试接口、磁屏蔽、低噪声、低振动、大样品空间以及用于接线毫开尔文下,冷却功率范围为250至600微瓦,并为大量子比特数提供更高冷却功率的路线图;FormFactor已建立的全球客户支持基础架构。

  DR添加了FormFactor旨在加速量子研究和商业化的创新低温产品和服务套件。其IQ3000等高通量晶圆和芯片级低温探头,可将器件表征时间从数天或数周缩短至数小时。用于量子比特预筛选的绝热退磁冰箱低温恒温器,确保在部署到DRs之前确保已知良好的量子比特。低温射频和直流探针接口,无需数天的晶圆切割和引线键合即可实现快速测试。位于科罗拉多州博尔德的高级低温实验室的低温测试服务提供对晶圆级数据的即时访问。

  6月7日,量子计算软件公司Quantum Computing Inc.(QCI)推出了QAmplify,这是一套量子软件技术,旨在将当前量子计算机的处理能力提高20倍,它可增强任何量子计算机以解决当前的业务问题。QCI正积极与客户和合作伙伴合作,扩展其即用型Qatalyst软件的放大能力,消除对复杂量子编程的需求,并在各种量子计算机上无缝运行。QCI已经申请了QAmplify技术的专利。

  相较于门模型和退火量子计算机受限于它们可以处理的问题的大小,QAmplify套件中QPU扩展软件技术克服了这些挑战,显著增加了每个可以处理的问题集大小。QAmplify将门模型性能提高500%,退火提高2000%。QAmplify允许量子用户从科学实验转变为解决现实世界的问题,而无需等待量子硬件行业迎头赶上,从而最大限度地提高最终用户对当前QPU的投资。

  6月2日,半导体测试和测量供应商FormFactor, Inc.宣布,量子计算公司SEEQC已部署FormFactor最近宣布的集成测量解决方案,显着加快其量子计算研发计划。该测量解决方案包括低于50mK的HPD 106型绝热退磁制冷机(ADR)和PQ500射频和直流探头插座,是对低于10mK的稀释制冷机的补充,可将低温测试周期加快两倍以上。

  借助FormFactor的解决方案,SEEQC能够消除量子比特、单通量量子电路和多芯片模块的引线键合,从而更快地进行器件表征,以识别用于最终量子测试的已知良好裸片。这简化并改进了器件表征过程,特别是在为制造超导集成电路和多芯片模块的代工厂提供快速反馈方面。

  6月2日,AWS量子计算云服务亚马逊Braket上推出了新的量子处理单元Borealis——量子计算公司Xanadu的216压缩态量子比特光子处理器,该处理器在近期实现了量子计算优越性。自此,Braket除了现有的超导和离子阱设备外,还包括一个光量子设备。

  量子软件开发公司Classiq还宣布在其量子算法设计平台与Braket集成,Braket是Classiq支持的几个后端之一。该集成允许Classiq平台与连接到Braket的任何基于门的处理器一起使用,除了刚刚发布的Xanadu Borealis处理器。

  东芝数字解决方案公司宣布在微软的全栈开放云量子计算生态系统Azure Quantum上推出了量子启发优化解决方案SQBM+云服务。SQBM+以组合优化求解器“模拟分岔机(SBM)”为核心,采用东芝公司开发的模拟分岔算法。

  SQBM+的核心技术SBM是一种软件,可以使用现有的计算机在短时间内针对复杂和大规模的问题获得高精度的近似解。通过将SBM作为Azure Quantum的云服务提供,旨在解决金融、药物发现、基因工程、物流和AI等各个领域的“组合优化问题”。

  6月6日,聚合物制造商科思创宣布与量子软件和服务公司QC Ware达成一项为期5年的合作协议。两家公司将共同致力于开发可以改进科思创制造工艺和材料的量子计算算法。

  科思创和QC Ware在过去一年中合作进行了两项概念验证,用于对工业应用中产生分子的反应类型进行建模。在未来短期内,科思创公司希望将这些新技术应用于其依赖催化反应的化学制造过程,这些过程应该更容易用现在正在开发的量子硬件进行模拟。两家公司还关注制造循环的可能性,预计未来将有更多的立法,旨在使聚合物和其他材料能够回收其原始组成部分,而不是被倾倒在垃圾填埋场或焚烧。

  对于科思创来说,机会在可再生能源领域,量子计算可以帮助设计更好的太阳能电池板和电池系统。对于QC Ware,这意味着开发可以出售给其他材料制造商的量子软件和算法,同时也为药物发现等其他应用提供基础。

  中性原子量子计算公司Pasqal已任命量子技术高管Catherine Lefebvre领导该公司的北美业务发展。该公司还宣布在美国波士顿和加拿大舍布鲁克开设办事处。

  Lefebvre作为Pasqal北美战略业务发展副总裁,将常驻波士顿办事处,帮助推动公司的商业和战略合作伙伴关系。Pasqal将利用其市场机会,扩大Pasqal的量子硬件和软件解决方案在美国能源、医疗保健、金融和汽车等行业的份额,同时加深其与美国客户的关系。

  Pasqal的加拿大办事处位于舍布鲁克的量子创新区,汇集了研究人员、初创公司和投资者,共同培育当地的量子生态系统,加速量子技术的开发和采用。新子公司Pasqal Canada将协助Pasqal与学术机构和行业合作,以发展其在加拿大的业务,并在智慧城市、能源和材料科学等领域开发新的商业应用。

  韩国宽带互联网服务运营商SK宽带已将量子密码通信技术应用于新建立的国家融合网络,作为防止窃听或黑客攻击窃取国家机密和信息的完美防火墙。量子密码通信技术应用在覆盖约800公里距离的网络中,将于6月底完工。SK宽带表示已开发出一种技术,通过安装大约30个中继器,可以在不中断通信的情况下连接每个部分。

  6月7日,加拿大量子网络安全创新公司Quantropi,Inc.在旧金山举行的RSA会议现场展示了其最新的量子安全加密产品SEQUR™SynQK,该产品可生成并以数字方式分发同步的量子密钥。还展示了数字量子密钥分发(D-QKD)技术,作为SEQUR™量子熵套件的一部分。

  SEQUR™ SynQK由QiSpace™提供支持,这是唯一一个完整且可扩展的端到端平台,使组织能够抵御“现在窃取,以后破解”的直接威胁和对数字经济的长期量子威胁。SEQUR™ SynQK打破了多项世界纪录,在4000至15000公里的距离范围内以130-190 Mbps的速度提供至少5个同时的量子密钥流(五个流中的每一个都相当于秒使用量的8-12倍)。

  6月7日,后量子安全公司QuSecure宣布,其量子编排平台QuProtect™,这是业界首个基于端到端后量子网络安全软件的解决方案,专为保护加密通信而设计和使用量子安全通道具有量子弹性的数据,获得了2022年Fortress网络安全奖。

  上个月,量子编排平台QuProtect™在《今日安全》杂志的Govies政府安全奖竞赛中获奖。

  Qrypt宣布与Vaultree合作,使用量子安全加密进行完全加密的数据处理

  6月7日,加密安全解决方案的提供商Qrypt宣布其安全代理解决方案与加密技术提供商Vaultree的完全加密数据处理技术的新集成。这种合作伙伴关系将Qrypt的独特密钥生成与一次性填充代理隧道相结合,以在Vaultree的软件开发工具包中提供永久的密钥和数据安全性。该合作伙伴关系将使在云优先世界中快速、未来的安全数据处理成为可能。

  Qrypt密钥生成解决方案利用专利算法和经过同行评议的加密技术,允许在多个端点安全地生成相同的密钥,从而无需密钥分发。结合一次性垫和安全代理隧道,Qrypt和Vaultree集成使这种受OTP(一次性密码)保护的数据永久安全,经数学证明可抵御所有已知攻击,包括未来的量子计算机。

  微软更新了其量子开发工具包(QDK)以支持6以及Visual Studio 2022(VS 2022)。这一更新能够为Visual Studio 2022提供扩展,并使开发者能够利用C#10中提供的新功能。用于“以Q#编程语言开发量子算法”的新微软QDK扩展已显示了602个安装。

  QDK仍在使用.NET Core 3.1,因为开发团队选择与长期支持(LTS).NET版本保持一致,在其初始版本发布后支持三年,而不是支持18个月的当前版本。这提供了稳定性并避免了同时从一个版本迁移到另一个版本时可能出现的中断,它还确保QDK在完全支持的.NET版本上运行。

  对于那些不想更新到VS 2022的人,旧版本和不再更新的VS 2019 QDK扩展仍然是可用的。其公告详细说明了如何迁移现有项目,如果用户有一个引用先前版本QDK的旧项目,可以继续将其与Visual Studio Code和Visual Studio 2019扩展一起使用。

  量子计算公司Pasqal和量子计算一站式平台qBraid宣布Pulser作为软件即服务(SaaS)平台“qBraid Lab”的付费功能全面上市。Pulser是Pasqal的一个量子软件开发工具包(SKD),允许用户设计和模拟针对Pasqal中性原子量子计算机上的中性原子量子比特的脉冲序列,并创建为特定设备量身定制的定制实验。两家公司计划加速采用中性原子架构用于量子比特。只需点击几下,用户将能够为他们的实验设计脉冲并在几分钟内模拟它们。

  6月9日,法国IT咨询公司源讯(Atos)和法国大型网络服务商OVHcloud在一份联合声明中表示,Atos的模拟量子环境的量子模拟器将通过OVHcloud提供服务,使研究实验室、大学、初创企业和公司更容易使用该技术。

  量子计算SaaS公司Agnostiq的最初产品Covalent专注于高性能计算和量子资源的融合。

  量子计算成为更广泛的高性能计算(HPC)领域的一部分,越来越多的公司,如Agnostiq,寻求提供编排软件和服务来将这些技术结合在一起。Covalent向用户隐藏了许多潜在的量子系统复杂性,并允许在许多资源中进行快速原型设计,选择最佳的工作流。2021年1月发布的Covalent可在github上免费获得。

  使用多个计算资源的复杂工作流是HPC的一个日益增长的原因。在更复杂的环境中,用户可能会与多个超级计算、集群、云HPC资源,现在甚至是量子计算机进行交互。现在,Agnostiq正在开发工具来帮助用户使用他们的混合HPC-量子工作流。

  美国北亚利桑那大学(NAU)网络安全计划团队正在创造新的加密技术,由信息学、计算和网络系统学院高级讲师Julie Heynssens负责团队的量子密钥分发项目的工作重点是寻找一种更安全的密钥传输方法,需要使用量子物理概念与三进制代码进行信息通信,实现具有极低错误率的密钥。在三进制代码添加了第三个值,将数据表示为0、1和-1,通常称为三进制,这允许该团队以更安全的方式传输数据。在量子密钥分发过程中,三进制使用单个光粒子传输。

  使用这种技术,该团队能够以量子计算机几乎无法破解的方式传输使用他们的PUF(物理不可克隆功能)生成的加密密钥。该团队的研究在其领域带来了巨大的创新,并引起了对NAU网络安全计划的极大关注。

  德国费迪南·布劳恩研究所(Ferdinand-Braun-Institut)开发了用于卫星和量子技术应用的具有窄线宽、光学频率参考和其他化合物半导体器件的空间合格二极管激光器模块。费迪南·布劳恩研究所将在本月晚些时候于柏林举行的国际航空航天展览会上展示涵盖从芯片设计和加工到模块和系统的整个价值链的设备。

  微型集成激光模块基于该研究所专为太空使用而开发的专利MiLas技术。模块尺寸为125 x 75 x 23 mm³,重量仅为750g,但输出功率500mW,固有线kHz。目前,FBH正在将经过验证的混合扩展腔二极管激光器(ECDL)概念转移到单个芯片上。

  通过与德国柏林洪堡大学的密切合作,这些模块也被构建到紧凑型量子传感器和光学时钟中,用于空间和工业兼容的量子技术系统解决方案。合作的联合实验室展示了一种新型、完全自主的频率稳定激光源,该激光源具有基于铷中的D2跃迁的集成DFB激光二极管,工作波长为780nm。

  一个德国研究团队发现了一种新方法,该方法结合了几个基本的量子光学概念,以实现一种简单、鲁棒且在高达100 kHz的采样率下工作低于经典噪声限制的量子光学位移传感器。通过实验,进行语音识别测试,证明这种高测量率实际上是有用的。实验数据显示使用量子光提高了信噪比,人类第一次能够听到量子优势。该研究成果发表在《物理学评论X-量子》上。

  该研究小组现在正在开发其实验的紧凑版本,以在会议和展览上展示,从而让更多的人听到量子麦克风产生的音质。此外,研究小组表明,对其方案进行商业改进可以使其成为经典生物成像技术的竞争对手。

  由美国橡树岭国家实验室和阿尔托大学组成的研究团队展示了一种新技术,可以以原子精度测量超导材料中的量子激发。检测这些激发是了解奇异超导体的重要一步,这可以帮助改进量子计算机,甚至可能为室温超导体铺平道路。该研究成果发表在《纳米快报》上。

  研究人员测量了原子级的金属尖端和超导体之间的电流,以及电流如何取决于尖端和超导体之间的分离。这使他们能够检测到返回到超导体的Andreev反射量,同时保持与单个原子相当的成像分辨率。研究人员第一次可以独特地确定库珀对的波函数如何在原子尺度上重建,以及它们如何与原子尺度的杂质和其他障碍物相互作用。

  这一发现允许直接探测非常规超导体中库珀对的状态,为整个量子材料家族建立了一项关键的新技术。它代表对量子材料的理解向前迈出的重要一步,并有助于推动开发量子技术的工作。

  美国莱斯大学乔治布朗工程学院的材料理论家Boris Yakobson和他的团队提出了一个理论,即改变二维材料层的轮廓,从而改变其原子之间的关系,可能比以前想象的更简单。该研究成果发表在《自然通讯》上。

  研究人员通过计算模型,在精心设计的起伏表面上生长或冲压单层二维材料将实现对其磁性和电子特性的“前所未有的控制水平”。这一发现为探索多体效应、包括量子系统在内的多个微观粒子之间的相互作用开辟了道路。他们的模型表明,简单地将六方氮化硼(hBN)等二维材料冲压或生长到凹凸不平的表面上,自然会拉紧材料的晶格,使其形成伪电场和伪磁场,并可能表现出丰富的物理效应。在他们的模型中,对原子进行拉伸会产生带状结构,有效地使hBN成为一种半导体。

  通过表面凸块可以高度控制变形,因为可使用电子束光刻对基板进行精确图案化。这将允许人们通过设计具有不同形貌的基板来可控地改变电子状态和量子效应。用电子束形成凹凸不平的基板要比目前将二维石墨烯或其他异质结构扭曲到低于单一精度要容易得多,这也将允许探索一维中的物理效应。

  来自德国埃尔兰根-纽伦堡大学的一个研究团队已经开发了一个量子扫描电子显微镜(SEM)。它既能够使用电子进行量子力学实验,又能够使用光子诱导近场电子显微镜(PINEM)对具有挑战性的样本进行成像。

  该团队开发的仪器使PINEM在SEM中成为可能。他们修改了电子源以在被激光脉冲撞击时产生皮秒电子脉冲,增加了飞秒脉冲激光激发标本的路径,并为他们的SEM构建了电子光谱仪。他们对仪器进行了表征,并用PINEM探测了一根钨针。测量的电子光谱与他们的模拟非常吻合,这表明他们对他们设计的仪器有很好的理解。

  SEM腔室中有充足空间允许该小组将焦距短的镜头放置在非常靠近样品的位置。这样做可以在样本上产生高激光场。紧密聚焦的激光光斑在不增加样品平均温度的情况下产生更高的PINEM信号,从而使光学响应较弱的样品更适合成像。SEM中的PINEM还可以为不适合透射电子显微镜的较大样本(例如3D超材料设备)提供新的亮点。这种新的显微镜可能有助于推动商业SEM电子光谱仪的日益普及,这将使构建未来的PINEM-SEM变得更加容易。

  如果你能让自己沉浸在量子流体中,你会听到每个事件两次,因为它们支持两种速度不同的声波。由剑桥大学卡文迪许实验室和牛津大学克拉伦登实验室组成的研究团队在实验中,首次在三维量子气体而不是量子液体中实现了这一非凡的特性。他们通过将在超高真空中被激光束捕获的钾原子气体冷却到绝对零度以上不到百万分之一度来实现了这一结果,其部分形成了玻色-爱因斯坦凝聚态。在其实验中增强了它们的相互作用,以至于气体变成了流体动力,激发不同频率的驻波并观察到所谓的第一和第二声音的两个共振。

  研究人员通过实验解决了气体的冷凝部分和非冷凝部分组成的相对运动,这两个部分在经典的第一个声音中一起振荡,但在第二个声音中彼此相反移动。这将有望为理解量子流体动力学提供新的见解。

  由美国路易斯安那州立大学、美国罗格斯大学组成的研究小组已经证明了酸碱相互作用中存在量子力学效应,挑战了酸碱质子理论。由此产生的短氢键由离域质子稳定,该质子在酸和碱分子之间快速穿梭,并具有极不寻常的光谱特征。

  研究人员使用红外光谱分析乙酸和1-甲基咪唑的不同混合物的光谱特征,该团队观察到在所有非水混合物中2200cm-1和3500cm-1之间的极宽谱带。研究人员利用计算建模技术探索他们数据的可能解释,假设这些宽峰来自酸碱复合物的形成。羟基乙酸与1-甲基咪唑的氮的直接相互作用导致异常短的氢键,通过质子在两个分子之间的快速穿梭而稳定。这种类型的非经典行为曾在酶的活性位点观察到。

  研究人员表明,为了解释测量的红外光谱,需要考虑量子力学效应,在其他反应中,量子力学也可能发挥重要作用。

  日本理化学研究所(RIKEN)的化学家们展示了一种设计分子以满足预定义规格的方法,通过使用它来创建六种荧光化合物。这种方法结合了机器学习和量子化学,有望为化学家节省大量时间在实验室中制造和测试化合物。该项研究论文发表在《科学进展》上。

  RIKEN高级智能项目中心的Masato Sumita和他的同事使用一个从头算分子生成器(DNMG)与量子化学(QC)计算相结合来开发荧光分子。并使用大规模并行计算(1024核,5天),DNMG产生了3643个候选分子。我们选择了一个未报道的分子和七个报道的分子并合成了它们。光致发光光谱测量表明,DNMG可以成功设计荧光分子,准确度为75%(n=6/8)并创建一个未报告的分子,该分子发出肉眼可检测到的荧光。

  这项实验也是对该方法的严格测试,因为与光吸收等更简单的分子特性不同,荧光是一个多步骤的过程,因此很难从分子结构中预测。研究人员计划将该方法应用于其他化学特性,并尝试使用它同时优化多个特性。

  印度科学研究所(IISc)的研究人员证明某些中性准粒子在两层石墨烯中移动时存在上游模式。为了检测这些模式或通道,该团队使用了一种利用电噪声的新方法,由散热引起的输出信号波动。上游模式的检测对于具有奇异量子统计的新兴模式至关重要。该项研究成果已发表在《自然·通讯》杂志上。

  研究人员在两层石墨烯的边缘施加电势时,他们发现热量仅在上游通道中传输,并在该方向的某些“热点”处消散。在这些地方,产生的热电噪声可以被电谐振电路和频谱分析仪拾取。研究团队在两层石墨烯中检测到反向传播通道,某些中性准粒子沿着这些通道沿相反方向移动,打破了常规规范。该检测有可能塑造未来的量子计算。

  由美国普林斯顿大学、英国牛津大学、美国莱斯大学等多所大学和研究机构组成的研究团队使用二碲化钨材料的堆叠层,观察到二维电子的行为就像它们在单一维度中一样,在此过程中创造了研究人员声称的新电子物质状态。该项研究报告发表在《自然》杂志上。

  通过实验,研究团队创造一个新的电子相,其基本上是一种新型的金属态。该团队发现,在一个特殊的二维材料结构中,当冷却到非常低的温度时,电子突然开始表现出拉廷格液体理论所预测的行为,即它们就像一维状态的相关电子。

  在使用二碲化钨材料的堆叠层时,研究人员观察到,电子不是自由地行动,而是开始强烈聚集成一个线性阵列,表示一维系统中的电子。这是第一次在拉廷格液体理论描述的二维空间中发现了一个全新的物质电子相。研究人员认为这可能是一个全新的角度来观察物质的新量子相,接下来的几年,将看到这项研究的许多新发现。

  以色列魏茨曼科学研究所和澳大利亚多伦多大学的合作研究表明,一种更容易测量的噪声形式——“闪烁噪声”,也可以探索量子效应。

  闪烁噪声是一种粉红噪声,其频谱以低频为主,也出现在电路中。为了研究闪烁噪声与微观传输通道的联系,该团队研究了两根导线之间的原子级结。他们将通过结的电子建模为相干的量子力学波,这些波会散射掉结附近的波动缺陷。这些波动可以代表静态缺陷对电子的俘获和释放,带电杂质在晶格位点之间的移动,以及吸附在表面的原子和分子的波动。

  研究人员表明,闪烁噪声与量子传导通道的数量以及各个通道对整体传导的贡献相关联,从而提供与散粒噪声相似的信息。由于闪烁噪声测量被广泛使用,它们现在可以应用于揭示各种纳米级电子设备中的量子和多体效应。

  由波士顿学院、哈佛大学、普林斯顿大学、马萨诸塞大学阿默斯特分校、耶鲁大学、华盛顿大学和中国科学院的科学家组成的研究团队首次发现了一种以前无法探测到的量子激发,称为轴向希格斯模式。有望广泛地开发和操纵用于量子计算和量子信息科学的更高温度的量子材料。该研究成果发表在《自然》杂志上。

  轴向希格斯模式表现为稀土碲化物中的低能激发,这是一类以表现出电荷密度波(CDW)相互作用而著称的量子材料,它在室温下是可见的。

  该团队冷却了CDW样品,但他们发现材料升温至室温,特征或光谱测量产生的波长仍然保持洁净。研究人员预计,轴向希格斯模式也可能存在于其他地方,包括超导体和磁性材料,这将使实验者能够在不依赖极端条件或大型设施的情况下研究和优化量子系统。具有轴向希格斯模式的材料甚至可以用作能够对其他量子系统进行分类的新型量子传感器,进一步的研究可能有助于更好地理解标准模型无法解释的普遍异常,例如暗物质。

  中国科学技术大学微尺度科学国家研究中心单分子科学团队利用自主发展的具有亚纳米空间分辨的电致荧光成像技术,以铂酞菁(能量供体)和锌酞菁分子(能量受体)为模型体系,通过STM操纵可控地改变供体−受体分子的间距与取向等结构特征,同时监控受体分子发光强度随着分子间距减小的变化特征,从实空间成像的角度研究了分子间能量转移机制的演化过程。

  他们发现,当分子间距较远时(大于1.7纳米),供体分子可以将能量通过偶极相互作用传递给受体分子,但供体与受体分子的偶极发射过程仍是相互独立的,与邻近分子没有关联。通过进一步分析能量传递效率随分子间距的变化趋势,发现该区间的能量转移是以单向跳跃式的非相干Förster能量转移为主。然而,当供体−受体中心间距减小至1.5纳米左右、以致分子间最近邻原子间隙小于范德华接触时,光谱特征上出现了两个新的荧光峰,其中一个相对于供体发光峰蓝移,强度很弱,而另一个相对于受体发光峰红移,而且很强,在供体和受体分子上均可以被明显观察到,光子成像图呈现出类似于“σ反键轨道”的离域特征图案,表明供体和受体分子沿中心连线方向的偶极以共线同相的方式相干耦合在一起,出现了双向的量子相干传能现象。另外,他们还发现量子相干传能发生与否还与分子跃迁偶极的取向密切有关,并提出了量子相干传能发生的新判据。在此基础上,他们还构筑了非相干和相干传能通道能同时存在的多分子网络结构,从实验上提供了量子相干传能更为高效的直接证据。

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