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量子速報：美國發布量子倡議預算報告；德國啟動慕尼黑量子谷項目

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2021年1月22日 -
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啟科量子導語：當今世界正經曆百年未有之大變局，科技創新是其中一個關鍵變量。 我們要於危機中育先機、於變局中開新局，必須向科技創新要答案。 要充分認識推動量子科技發展的重要性和緊迫性，加強量子科技發展戰略謀劃和系統布局，把握大趨勢，下好先手棋。 啟科量子深度聚焦量子信息領域，精選一周最值得關注的行業資訊，提供最新行業觀察。 美國量子信息科學委員會發布關於國家量子倡議（NQI）項目預算的首個年度報告近日，根據國家量子倡議（NQI）法案的要求，美國量子信息科學委員會發布了關於NQI項目預算的首個年度報告。 NQI項目於2019年啟動，並已建立了多個NQI研究中心和量子經濟發展聯盟（QED-C）。 美國已經在量子信息科學（QIS）研發領域投入了大量資金，十多個重要政府機構正在支持相關核心研發工作，包括國家標准與技術研究所（NIST）、國家科學基金會（NSF）、能源部（DOE）、國防部（DOD）、情報機構（IC），以及國家航空航天局（NASA）等。 該年度報告簡要總結了相關政府機構的工作，以及跨部門QIS機構政策議題的進展。 《量子信息科學國家戰略概述》為NQI項目投資提供了指導方針，該戰略由國家科學技術委員會（NSTC）量子信息科學小組委員會於2018年發布，其確定了本年度報告中討論的政策領域：投資基礎量子信息科學和工程、發展勞動力能力、參與工業、投資基礎設施，維護經濟和國家安全，鼓勵國際合作。 德國慕尼黑量子谷項目正式啟動德國慕尼黑技術大學（TUM）、巴伐利亞科學與人文學院、弗勞恩霍夫學會、慕尼黑路德維希馬克西米蘭大學和馬克斯普朗克學會共同發起的“慕尼黑量子谷”項目近期正式啟動。 慕尼黑量子谷項目由巴伐利亞州出資3億歐元啟動，未來還將申請加入“德國未來計劃”（Future Package for Germany）。 慕尼黑量子谷項目有兩個目標：一是在未來十年內使慕尼黑成為世界上擁有最先進量子技術的地區之一，並在國家和國際兩個層面推動量子科學和技術的發展；二是重點發展量子計算、量子通信技術以及推進量子技術的基礎研究。 慕尼黑將設立一個量子計算和量子技術中心（ZQQ）以及一個量子技術園區（Quantum technology park），將慕尼黑塑造為德國量子研究的搖籃，以幫助德國獲得量子技術領先地位。 美國空軍研究實驗室的量子布局空軍和太空部隊的主要研究與發展中心正在不斷擴大一直科研隊伍，以幫助美國量子信息科學（QIS）戰略布局落地，促進QIS研究實現可能改變生命的科學和技術突破。 在近期的一次媒體采訪中，空軍研究實驗室（AFRL）信息局副局長Michael Hayduk闡明了在AFRL推進以量子為中心的新應用的進展和即將采取的行動。 AFRL官員們不僅希望利用量子力學特性，還希望利用量子技術在計時、傳感、通信、計算等領域開發出的這些新功能。 目前，AFRL對內部和外部量子計劃的相關研究計劃正在有條不紊地推進，這與2018年末通過的量子倡議法案密切相關，該法案旨在幫助、協調和加快聯邦政府支持的QIS研究。 盡管量子應用還遠未完全實現，但保真度是AFRL的另一個重點領域。 在2022年的RIMPAC上，AFRL已經准備與海軍研究辦公室合作，與美國、加拿大、英國、澳大利亞和新西蘭聯合成立的五眼情報聯盟一起測試QIS技術。 里程碑：因斯布魯克大學首次實現糾錯量子比特糾纏因斯布魯克大學（University of Innsbruck）的一個研究小組報告說，他們能夠糾纏糾錯量子比特。 這是量子計算實用化進程中的一個里程碑，可以使量子計算機變得更加有用和實用。 研究人員解釋說，在量子計算機中，通過將量子信息存儲在一個以上的量子粒子中，可以降低出錯的可能性，因為這些邏輯量子比特對錯誤不太敏感。 近年來，理論界開發了許多不同的糾錯碼，並針對不同的任務對其進行了優化。 因斯布魯克大學實驗物理系的Thomas Monz說：“量子糾錯中最有希望的代碼是那些定義在二維晶格上的代碼。 這是因為當前量子計算機的物理結構可以很好地通過這種晶格進行映射。 ”在這些代碼的幫助下，邏輯量子比特可以分布在多個量子對象上。 因斯布魯克的量子物理學家首次成功地將兩個以這種方式編碼的量子比特糾纏在一起。 華中科技大學團隊提出突破標准量子極限的量子傳感新方法華中科技大學物理學院量子傳感與量子信息實驗室蔡建明教授團隊以“Dynamic framework for criticality-enhanced quantum sensing”為題在《物理評論快報》（Physical Review Letters）發表研究論文，提出一種量子臨界動力學增強的量子傳感新方法。 研究團隊以量子拉比模型（Quantum Rabi Model）為例，詳細闡明了這一新型的量子臨界傳感方法的基本思想。 該方法可以在離子阱、冷原子以及超導量子比特等多種量子體系中加以實現，而且可以推廣到其他量子模型。 2D複合材料顛覆傳統半導體性能對於開發多功能納米器件的科學家和工程師來說，對於開發多功能納米器件的科學家和工程師來說，獨特的二維材料在每一側都顯示出不同的屬性，具體取決於外部電場的極化。 銻和硒化銦的配對可以在太陽能和量子計算中得到應用。 半導體銻的原子薄層與鐵電硒化銦相配對，將根據側面和外部電場的極化而顯示出獨特的性能。 內容來源於網絡啟科量子搜集整理
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導語：
當今世界正經曆百年未有之大變局，科技創新是其中一個關鍵變量。我們要於危機中育先機、於變局中開新局，必須向科技創新要答案。要充分認識推動量子科技發展的重要性和緊迫性，加強量子科技發展戰略謀劃和系統布局，把握大趨勢，下好先手棋。

啟科量子
深度聚焦量子信息領域，精選一周最值得關注的行業資訊，提供最新行業觀察。

美國量子信息科學委員會發布關於國家量子倡議（NQI）項目預算的首個年度報告

近日，根據國家量子倡議（NQI）法案的要求，美國量子信息科學委員會發布了關於NQI項目預算的首個年度報告。NQI項目於2019年啟動，並已建立了多個NQI研究中心和量子經濟發展聯盟（QED-C）。

美國已經在量子信息科學（QIS）研發領域投入了大量資金，十多個重要政府機構正在支持相關核心研發工作，包括國家標准與技術研究所（NIST）、國家科學基金會（NSF）、能源部（DOE）、國防部（DOD）、情報機構（IC），以及國家航空航天局（NASA）等。該年度報告簡要總結了相關政府機構的工作，以及跨部門QIS機構政策議題的進展。

《量子信息科學國家戰略概述》為NQI項目投資提供了指導方針，該戰略由國家科學技術委員會（NSTC）量子信息科學小組委員會於2018年發布，其確定了本年度報告中討論的政策領域：投資基礎量子信息科學和工程、發展勞動力能力、參與工業、投資基礎設施，維護經濟和國家安全，鼓勵國際合作。

德國慕尼黑量子谷項目正式啟動

德國慕尼黑技術大學（TUM）、巴伐利亞科學與人文學院、弗勞恩霍夫學會、慕尼黑路德維希馬克西米蘭大學和馬克斯普朗克學會共同發起的“慕尼黑量子谷”項目近期正式啟動。慕尼黑量子谷項目由巴伐利亞州出資3億歐元啟動，未來還將申請加入“德國未來計劃”（Future Package for Germany）。

慕尼黑量子谷項目有兩個目標：一是在未來十年內使慕尼黑成為世界上擁有最先進量子技術的地區之一，並在國家和國際兩個層面推動量子科學和技術的發展；二是重點發展量子計算、量子通信技術以及推進量子技術的基礎研究。慕尼黑將設立一個量子計算和量子技術中心（ZQQ）以及一個量子技術園區（Quantum technology park），將慕尼黑塑造為德國量子研究的搖籃，以幫助德國獲得量子技術領先地位。

美國空軍研究實驗室的量子布局

空軍和太空部隊的主要研究與發展中心正在不斷擴大一直科研隊伍，以幫助美國量子信息科學（QIS）戰略布局落地，促進QIS研究實現可能改變生命的科學和技術突破。

在近期的一次媒體采訪中，空軍研究實驗室（AFRL）信息局副局長Michael Hayduk闡明了在AFRL推進以量子為中心的新應用的進展和即將采取的行動。

AFRL官員們不僅希望利用量子力學特性，還希望利用量子技術在計時、傳感、通信、計算等領域開發出的這些新功能。目前，AFRL對內部和外部量子計劃的相關研究計劃正在有條不紊地推進，這與2018年末通過的量子倡議法案密切相關，該法案旨在幫助、協調和加快聯邦政府支持的QIS研究。

盡管量子應用還遠未完全實現，但保真度是AFRL的另一個重點領域。在2022年的RIMPAC上，AFRL已經准備與海軍研究辦公室合作，與美國、加拿大、英國、澳大利亞和新西蘭聯合成立的五眼情報聯盟一起測試QIS技術。

里程碑：因斯布魯克大學首次實現糾錯量子比特糾纏

因斯布魯克大學（University of Innsbruck）的一個研究小組報告說，他們能夠糾纏糾錯量子比特。這是量子計算實用化進程中的一個里程碑，可以使量子計算機變得更加有用和實用。

研究人員解釋說，在量子計算機中，通過將量子信息存儲在一個以上的量子粒子中，可以降低出錯的可能性，因為這些邏輯量子比特對錯誤不太敏感。近年來，理論界開發了許多不同的糾錯碼，並針對不同的任務對其進行了優化。

因斯布魯克大學實驗物理系的Thomas Monz說：“量子糾錯中最有希望的代碼是那些定義在二維晶格上的代碼。這是因為當前量子計算機的物理結構可以很好地通過這種晶格進行映射。”在這些代碼的幫助下，邏輯量子比特可以分布在多個量子對象上。因斯布魯克的量子物理學家首次成功地將兩個以這種方式編碼的量子比特糾纏在一起。

華中科技大學團隊提出突破標准量子極限的量子傳感新方法

華中科技大學物理學院量子傳感與量子信息實驗室蔡建明教授團隊以“Dynamic framework for criticality-enhanced quantum sensing”為題在《物理評論快報》（Physical Review Letters）發表研究論文，提出一種量子臨界動力學增強的量子傳感新方法。

研究團隊以量子拉比模型（Quantum Rabi Model）為例，詳細闡明了這一新型的量子臨界傳感方法的基本思想。該方法可以在離子阱、冷原子以及超導量子比特等多種量子體系中加以實現，而且可以推廣到其他量子模型。

2D複合材料顛覆傳統半導體性能

對於開發多功能納米器件的科學家和工程師來說，對於開發多功能納米器件的科學家和工程師來說，獨特的二維材料在每一側都顯示出不同的屬性，具體取決於外部電場的極化。銻和硒化銦的配對可以在太陽能和量子計算中得到應用。

半導體銻的原子薄層與鐵電硒化銦相配對，將根據側面和外部電場的極化而顯示出獨特的性能。

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