2021年1月国内外量子科技进展（总第18期）
【编者按】
宏伟的大厦总是由许多大大小小的基石和支柱构成。在量子互联的大厦蓝图中，前沿科技仍在不断地打造更好的基石，从理论到实验，从高精装置到集成器件，从密钥分发网到量子计算网……感谢您对科大国盾量子技术股份有限公司和量子信息技术的关注，我们尽力检索了国内外主流网站和期刊，摘录出领域关联度和重要度较高的部分科技产业动态和前沿研究成果，供读者快速了解。
一、本期头条
【中国科大成功验证构建天地一体化量子通信网络的可行性】
中国科学技术大学潘建伟及其同事陈宇翱、彭承志等与中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、济南量子技术研究院及中国有线电视网络有限公司合作，在国际期刊《Nature》上发表了题为“An integrated space-to-ground quantum communication network over 4,600 kilometres”的论文。
研究团队在量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上，构建了世界上首个集成700多条地面光纤量子密钥分发（QKD）链路和两个星地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络，实现了地面跨度4600公里的星地一体的大范围、多用户量子密钥分发，并进行了长达两年多的稳定性和安全性测试、标准化研究以及政务/金融/电力等不同领域的应用示范。
论文是对上述成果的一个系统性总结，证明了广域量子保密通信技术实际应用的条件已初步成熟。我国科研人员通过构建天地一体化广域量子保密通信网络的雏形，为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定了科学与技术基础。（来源：中国科学技术大学）
原文链接：
http://news.ustc.edu.cn/info/1055/73813.htm
https://www.nature.com/articles/s41586-020-03093-8
二、战略和政策
——国 内——
【多地区出台“十四五”规划与建议，前瞻布局量子科技】
山西、河南两省发布“十四五”规划与建议，合肥、深圳、南京、苏州、无锡也相继出台各市“十四五”规划与建议，纷纷瞄准“量子信息”前沿技术。
其中合肥市“十四五”规划与建议提到要“打造具有全球影响力的‘量子中心’，依托国家实验室，聚焦量子通信、计算、测量三大领域，加快建设量子信息创新成果策源地和量子产业集聚地”。(来源：各省市政府网站、南京日报等）
原文链接见文末：
【《“十四五”北京国际科技创新中心建设战略行动计划》印发】
科技部、北京市与国家发改委、中科院等21个部门联合印发《“十四五”北京国际科技创新中心建设战略行动计划》。科学技术部副部长李萌指出，北京国际科创中心建设的关键是能力和生态的构建，其中包括以展开重大基础前沿领域研发构建原创力，即按照习近平总书记“四个面向”的要求，围绕量子信息、人工智能、区块链、生命健康等新科技革命和产业变革前沿领域，共同实施系列专项行动，前瞻部署基础研究，推进关键核心技术攻关，构建先发优势。（来源：中国青年网）
原文链接：
http://news.youth.cn/gn/202101/t20210120_12673098.htm
【北京、广东等省市发布2021年政府工作报告，推动量子科学技术突破、加快发展】
北京市2021年政府工作报告中提到：今年北京市将强化创新核心地位，加快建设国际科技创新中心......加快建设各类创新平台和新型研发机构，着力推动量子、人工智能、生命科技等前沿关键核心技术联合攻关取得突破。
山西省2021年政府工作报告中提到：坚持前沿引领、前瞻布局，推动人工智能、量子科技、生命科学、航空航天、深海探测、先进能源等未来产业加快发展。
广东省2021年政府工作报告中提到：强化战略科技力量打好关键核心技术攻坚战......精准实施省重点领域研发计划、重大基础研究项目、粤港粤澳科技创新联合资助计划，瞄准人工智能、区块链、量子科技、生命健康、种子科学等前沿领域加强研发攻关，加快培育未来产业。
河南省2021年政府工作报告中提到：推动产业转型升级，加快新旧动能转换培育壮大新兴产业......对于有前景、有条件的量子信息等未来产业，加强跟踪研究，力争实现突破。（来源：北京市政府网站、山西日报、广东省政府网站、河南省政府网站）
原文链接：
http://www.beijing.gov.cn/ywdt/yaowen/202101/t20210124_2230721.html
http://epaper.sxrb.com/shtml/sxrb/20210125/591271.shtml
http://www.gd.gov.cn/gdywdt/gdyw/content/post_3185688.html
https://www.henan.gov.cn/2021/01-25/2084704.html
——国 际——
【法国计划在量子技术上投资18亿欧元（约合人民币142亿）】
本月，法国总统马克龙宣布一项为期五年18亿欧元的量子技术投资计划。该计划中政府将把量子资金投入从每年6000万欧元提高到约2亿欧元。该计划中法国政府提供的资金为10.5亿欧元，除此以外还包括来自欧盟的2亿欧元，以及来自私营部门的5.5亿欧元。 这些资金中，将为量子通信拨款3.2亿欧元，为量子计算拨款7.8亿欧元，为量子传感器拨款2.5亿欧元，为后量子加密拨款1.5亿欧元，为低温等相关技术拨款3亿欧元。（来源：新华网、quantum computing report网站）
原文链接：
http://www.xinhuanet.com/english/2021-01/22/c_139687992.htm
【德国启动“慕尼黑量子谷”项目，德国研究协会新建量子合作研究中心】
1月11日，“慕尼黑量子谷”项目在德国慕尼黑启动，该项目计划由巴伐利亚自由州资助3亿欧元，未来还计划向联邦政府申请加入“德国未来计划（Future Package for Germany）”，“德国未来计划”旨在支持量子技术的发展，项目总预算资金约20亿欧元。
“慕尼黑量子谷”研究计划的目标是：在未来十年内使慕尼黑成为世界上量子技术的领先者之一，并在国家和国际层面推动量子科技的发展。并将重点发展以下技术：量子计算机技术、安全通信方法和量子技术的基础研究。该项目包括一个量子计算和量子技术中心(ZQQ)以及一个量子科技园，以供该计划的合作伙伴进一步培养年轻科学家和行业专家。
德国研究协会（DFG）正在建立20个新的合作研究中心（CRC），以进一步支持高校的高水平研究。其中包括一个“光与物质的量子协同性（QuCoLiMa）”合作研究中心，通过成立该合作研究中心，希望能够系统地理解在光和物质具有强相互关联的介观系统中建立时空量子关联。研究结果可用于量子工程中的应用，如增强传感、保密通信和量子计算。从2021年1月1日开始，新的合作研究中心将获得为期四年总额约为2.54亿欧元（约20亿人民币）的资助。（来源：innovation origins 网站、eurekalert 网站）
原文链接：
https://innovationorigins.com/the-munich-quantum-valley-set-to-accelerate-quantum-research/
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-12/df-dtf121020.php
【荷兰启动国家量子技术议程】
1月28日，荷兰启动了一项名为“Quantum Delta NL”（QDNL）的国家量子技术议程，总共有70多家公司和组织参与其中，旨在加速荷兰在量子技术方面的引领作用。该议程于2019年9月提出，并在去年获得了2350万欧元的政府补贴。通过该项议程，荷兰欲建设一个新的数字高科技产业，能够对GDP的贡献达到20亿至30亿欧元，并拥有3万个高质量的就业岗位。 QDNL认为量子技术是21世纪的突破性技术之一。量子计算机、量子网络和量子传感器具有各种各样的潜在应用，例如在气候与能源（电池、食品生产）、健康（医药）和网络安全（安全网络）领域。（来源：TQD网站）
原文链接：
【美国发布第一份NQI年度预算报告】
根据美国《国家量子倡议（NQI）法案》的要求，本月关于NQI项目预算的第一份年度报告已经发布。该报告称，展望未来，机构在量子信息技术（QIS）研发方面的努力正在增强，因为QIS可以对社会产生深远和积极的影响。虽然QIS的发展尚处于早期阶段，但现在是发展其基础设施和基础科学知识的关键时期，这些基础设施和基础科学知识是未来发展QIS产业和促进其技术和应用发展所必需的。据悉，NQI项目于2019年启动，并于2020年建立了量子经济发展联盟和多个NQI中心，2019财年QIS研发的实际预算授权为4.5亿美元，2020财年QIS研发的已颁布预算授权超过5.8亿美元，2021财年QIS研发的请求预算授权为7.1亿美元。（来源：quantum gov网站）
原文链接：
https://www.quantum.gov/wp-content/uploads/2021/01/NQI-Annual-Report-FY2021.pdf
三、产业进展
——国 内——
【国盾量子牵头制定完成国内首个量子随机数相关通信行业标准】
本月，由国盾量子牵头制定完成的通信行业标准YD/T 3907.3-2021 《基于BB84协议的量子密钥分发（QKD）用关键器件和模块 第3部分：量子随机数发生器（QRNG）》获国家工信部公示。该标准规定了基于BB84协议的量子密钥分发（QKD）用量子随机数发生器（QRNG）的结构、功能模块、应用接口等要求，以及QRNG模块和接口的测试方法。该标准是国内首个量子随机数相关通信行业标准，将有力推动QRNG及相关QKD产品的安全应用。（来源：CCSA网站）
原文链接：
http://miit.ccsa.org.cn/pclistDetail?id=49
【量子赛道企业屡获投资】
本源量子完成数亿元 A 轮融资，本轮由中国互联网投资基金(中网投)领投，国新基金、中金祺智、成都产投、建银国际、中科育成、中天汇富等知名机构跟投。
国仪量子完成数亿元 B 轮融资，由高瓴创投领投，同创伟业、基石资本、招商证券跟投。募集资金一方面用于现有的产品研发，另一方面会试探做一些细分领域仪器龙头企业的并购。其相关负责人表示“未来适时登陆资本市场”。
量旋科技、启科量子也分别完成两千万、五千万元的融资，资金将用于其公司产品研发。（来源：本源量子、国仪量子、量旋科技、启科量子官网）
原文链接：
http://www.originqc.com.cn/website/businessNewsDetail.html?newsId=254
https://www.ciqtek.com/newsdetail/148
https://mp.weixin.qq.com/s/EEqRR36vQlDTL9N5vW4WJA
【量子随机性及其应用研讨会顺利召开】
1月22日，量子随机性及其应用研讨会在深圳召开。大会由南方科技大学量子科学与工程研究院主办，济南量子技术研究院协办。会议邀请俞大鹏院士等专家学者，就量子随机性及其应用进行研讨。（来源：国盾量子）
原文链接：
https://mp.weixin.qq.com/s/cf1vbM03BRK01mg8EFocRw
【百度研究院2021年十大科技趋势预测】
1月13日，百度研究院发布2021年十大科技趋势预测。趋势包含了量子计算技术，伴随着量子生态雏形逐渐形成，越来越多的政府机构、高等院校以及科技公司将开启在量子计算领域的战略谋划和系统布局，以便做好充分准备以迎接量子计算时代的到来。（来源：中国新闻网）
原文链接：
https://www.chinanews.com/business/2021/01-14/9386778.shtml
——国 际——
【欧洲教育科研网发布“量子技术现状综述”白皮书】
1月19日，欧洲教育科研网（GÉANT and NREN）发布名为“量子技术现状综述”（Quantum Technologies Status Overview）的白皮书。该份白皮书在欧洲教育科研网的活动背景下，重点介绍和分析了量子密钥分发（QKD）以及量子通信（QC）的最新技术和应用，并对现有的量子技术活动和计划，特别是在欧洲的情况进行了概述。
文中指出，这些活动对于未来的量子通信网络、量子互联网及其在量子计算基础设施中的应用至关重要；未来量子通信基础设施将为下一代通信网络提供新的可能性和安全服务，而QKD和QC是为未来量子通信基础设施奠定基础的关键元素；QKD基础设施的研究正变得越来越重要，许多供应商都对提供商业运营解决方案感兴趣；虽然量子技术仍处于发展的早期阶段，但其进展是巨大的，参与相关研究和部署活动并积极参与应用示范，对于欧洲各国教育科研网具有重要意义。（来源：GÉANT网站）
原文链接：
https://www.geant.org/Resources/Documents/GN4-3_White-Paper_Quantum-Technologies-Status-Overview.pdf
【美国量子安全公司Quantum Xchange完成1350万美元A轮融资】
本月，美国量子安全公司Quantum Xchange宣布完成1350万美元的A轮融资，融资后该公司估值达5900万美元。据其披露，该轮融资将主要用于扩展业务规模，继续开发其量子密钥分发（QKD）等产品。同时，该公司还公告了其新任命的CEO、CFO和CTO高层人员情况，并且聘任其前CTO担任公司首席产品宣传和战略顾问，以期后续进一步拓展其量子安全业务的市场规模。
近期，该公司还与法国Thales公司合作推出了一款量子安全高速加密机（HSE），使用量子密钥保护网络加密机原有加密密钥的安全。（来源：Quantum Xchange公司网站）
原文链接：
https://quantumxc.com/quantum-xchange-completes-initial-series-a-funding/
【日本东芝等探索量子密码以确保股票交易安全】
日本东芝公司、日本电气株式会社（NEC）和野村控股公司开展了对量子密码的联合研究，以提高股票交易的安全性。 在联合研究中，他们将东芝开发的加密设备连接到野村证券(Nomura Securities Co .)的交易系统，并使用虚拟客户详细信息和交易数据测试加密。 （来源：IQT网站）
原文链接：
【IonQ与韩国量子信息研究支持中心（Q Center）结为量子联盟】
IonQ宣布与韩国量子信息研究支持中心(Q Center)，达成为期三年的联盟合作关系。Q Center是韩国首尔成均馆大学(SKKU) 的一个独立组织，致力于在量子信息科学领域创建一个丰富的研究生态系统。此次合作的达成，将使韩国各地开展的相关研究和教学活动，都可以使用IonQ的离子阱量子计算机。（来源：IonQ官网）
原文链接：
https://ionq.com/news/january-19-2021-ionq-and-south-korea-q-center-announce-three-year-alliance
四、科技前沿
——国 内——
【基于超纠缠态实现高效率纠缠提纯】
中国科学技术大学的研究人员首次基于一对超纠缠态实现了远程纠缠提纯，相比于以往使用两对纠缠进行纠缠提纯的方案，提纯的效率提高了约6.6×10^3倍。该技术也可用于提高基于纠缠的QKD效率，在基于11公里多芯光纤的噪声信道实验中，纠缠度从0.771提高到0.887，成码率从0提升到0.332。该成果1月8日发表在期刊《Physical Review Letters》。
论文链接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.126.010503
【PM-QKD的实用化改进方案】
南京邮电大学的研究人员提出了一种诱骗态PM-QKD协议的改进方案，使用有限强度的诱骗态和有错误的光源来符合实际情况，并给出了成码率公式。模拟显示该方案的性能接近于无限强度的诱骗态PM-QKD协议，在数据量大于10^15和235km的条件下成码率可以突破成码率-距离限制，源端错误δ ≤ 0.03时也可以突破成码率-距离限制。该成果1月13日发表在期刊《Optics Express》。
论文链接：
http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?URI=oe-29-2-2227
——国 际——
【解决QKD探测效率差异的安全证明】
加拿大滑铁卢大学、日本NTT公司和美国Los Almos国家实验室的联合研究团队提出了针对探测器效率差异的严格安全证明。该证明方法将探测效率差异纳入考量且不依赖于通常需要的假设，不限制攻击者的策略，也不需要对入射信号进行光子数截断，因此具有极好的实用性，在探测效率一致的情况下还能提高成码率。该成果1月25日发表在新期刊《Physical Review Research》。
论文链接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevResearch.3.013076
【解决MDI-QKD非理想光源的安全证明】
西班牙维戈大学的研究人员给出了MDI-QKD协议存在光源信息泄露时的一种安全证明，放宽了对光源端的要求。研究针对发送端的强度调制器和相位调制器存在信息泄露的情况提出了一种通用范式，证明了只要两个源端充分隔离并且信号发送在合理时间框架内，MDI-QKD仍然是安全可行的。该成果1月18日发表在期刊《Scientific Reports》。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41598-021-81003-2
【离散变量QKD使用连续变量QKD的探测方案】
美国橡树岭国家实验室的研究人员提出了一种创新的QKD探测理念，用零差平衡探测方案来进行离散变量QKD的单光子测量。该方案与传统离散变量QKD的安全模型相比有两个优点，一是真空涨落的探测噪声不能被攻击者操控，二是光子数分布的刻画能力增加了攻击限制，对于攻击者获得的信息能够给出更紧致的边界从而提高成码率。该成果1月20日发表在期刊《Physical Review A》。
论文链接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.103.012606
【非对称信道的双场QKD方案】
加拿大多伦多大学的研究人员在损耗不对称的光学信道上完成了TF-QKD的原理性实验验证。对于不对称的光信道损耗提出了两种补偿策略，一是应用非对称的信号强度，二是增加损耗补偿，实验结果表明第一种策略能得到更优的成码率。该成果1月26日发表在《npj Quantum Information》。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41534-020-00343-5
【QKD技术增强5G网络切片效率】
英国BT Labs和瑞士IDQ公司等的联合团队研究了QKD技术对5G网络切片模型的增强。研究人员演示了不同加密需求的两种网络切片架构，分别对应城域网企业应用和内容传输网。通过定制的SDN分发器进行网络切片的计算和供给，并选择适当的链路加密方法，包括D-H公钥密码、QKD、抗量子算法。演示结果表明网络切片的建立和拆除用时约1~2分钟，比当前方案的效率提升了至少一个量级。
论文链接：
http://jocn.osa.org/abstract.cfm?URI=jocn-13-3-33
附部分省市自治区《十四五规划与建议》原文链接：
山西：http://www.shanxi.gov.cn/yw/sxyw/202101/t20210101_871788_ewm.shtml
河南：https://www.henan.gov.cn/2021/01-08/2074842.html
合肥：http://www.hefei.gov.cn/ssxw/csbb/106119465.html
深圳：http://www.sz.gov.cn/cn/xxgk/zfxxgj/zwdt/content/post_8386242.html
南京：http://njrb.njdaily.cn/njrb/html/2020-12/31/content_51_15470.htm?div=1
苏州：http://www.szzzb.gov.cn/NewsView/7582.html
无锡：http://www.wuxi.gov.cn/doc/2021/01/18/3168051.shtml
