量子快报（45）| 量子领域三台仪器入围2024年棱镜奖
零知识证明（ZKP）是一种基本的密码学工具，允许互不信任的通信双方之间、一方向另一方证明某个命题的有效性，同时不泄露任何额外信息。非交互式零知识证明（NIZKP）是ZKP的一种最重要的变体，其特点是通信双方无需多次信息交换，广泛应用于数字签名、区块链和身份认证等领域。常用的NIZKP系统的安全性建立在生成可信的真随机数的假设之上。然而，实际应用中，由于真随机数生成器难以实现，通常会使用确定性的伪随机数算法来替代，这种方法会产生潜在的安全隐患。
中国科学技术大学张强教授、潘建伟院士团队与上海交通大学郁昱教授、清华大学马雄峰副教授、南方科技大学范靖云教授等研究者合作，首次实现了一套以器件无关量子随机数产生器作为熵源，以后量子密码作为身份认证的随机数信标公共服务，将其应用到零知识证明（ZKP）领域中，消除了非交互式零知识证明（NIZKP）中实现真随机数的困难所带来的安全隐患，提高了NIZKP的安全性。相关成果发表于《美国国家科学院院刊（PNAS）》。
量子中继协议是实现长距离量子网络的核心技术。根据量子不可克隆原理，量子实验中无法使用经典通信中继补偿光子传输过程中随距离而指数级增加的损耗。量子中继协议利用纠缠光源、量子存储器和纠缠交换等技术，将这一损耗降低至多项式级。为利用成熟的光纤网络和技术实现量子中继协议，纠缠光源和量子存储器的理想工作范围是通信波段。
南京大学马小松教授、陆延青教授、祝世宁院士团队结合晶体掺杂的同位素铒离子能级的高相干性和氮化硅光量子芯片的窄线宽、高亮度量子纠缠光源，成功实现了通信波段光量子纠缠态的微秒级存储。该工作大幅增加了通信波段纠缠光子的存储时间，超越之前世界纪录两个数量级以上，并且首次实现了光量子芯片光源与量子存储器的对接，有望在规模化量子网络等方面实现重要应用。相关成果发表于Nature Communications。
首次获得，关于多个物理观测量联合测量的紧致约束关系
海森堡测不准原理是量子物理与经典物理最显著的区分之一，是量子物理的基石。海森堡测不准原理体现了不同量子测量之间的不相容性，即对于不同物理观测量的测量会相互干扰。关于两个量子测量之间不相容性的研究已经非常系统和深入，其主要结果包括著名的海森堡不确定关系已经成为量子信息科学和量子测量的基础，因而引发了人们进一步探索多个量子测量间不相容性的强烈兴趣。其中，关于多个物理观测量的联合测量是长期以来一个悬而未决的问题。
南方科技大学毛亚丽研究助理教授、范靖云教授团队与中国科学技术大学郁司夏教授团队合作，系统性地发展了理论和凸优化数值工具, 首次发现了多个物理量联合测量误差的紧致下界，相应的量子态和实验测量算符。他们设计了一种创新性的最优测量实现方式，并依托光量子比特进行了系统性的实验验证。此外，他们还进一步启发性地讨论了多物理量连续测量与联合测量的关系。相关成果发表于Physical Review Letters和Physical Review A。
https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.108.042208
4-8层MnBi2Te4在外磁场中磁性与磁振子的超快动力学行为
二维磁性材料的发现为研究低维磁性物理与探索新型超快器件提供了广阔平台。其中薄层MnBi2Te4实现了磁性、拓扑和低维材料这三个凝聚态物理中备受关注领域的交叉，表现出一系列新奇的物性与物态。磁光圆二色性谱与磁力显微镜的结果表明，在约24K的临界温度以下，MnBi2Te4层内为铁磁耦合，相邻层间为反铁磁耦合，形成A型反铁磁序。同时，在奇数层和偶数层样品中分别表现出的量子反常霍尔效应与轴子绝缘体相，暗示了磁性与拓扑结构之间的联系。
清华大学物理系杨鲁懿副教授研究组与杨硕副教授、张金松副教授、徐勇教授，以及北京化工大学数理学院吴扬教授合作，在薄层二维磁性拓扑材料MnBi2Te4的超快磁性与自旋波（磁振子）动力学研究中取得了重要进展。他们利用自行搭建的微区时间分辨磁光克尔光谱与反射光谱结合低温与强磁场，首次系统研究了4-8层MnBi2Te4在外磁场中磁性与磁振子的超快动力学行为。
2024年棱镜奖（Prism Awards 2023）入围名单公布，共有9个类别的27个产品脱颖而出。入围名单包括AR/VR领域、生物医疗器械、量子、传感、工业激光等优秀产品。其中，法国AUREA Technology公司的GIGAXEA GHz 光子探测器、美国Qunnect公司的QU-APC和日本Ushio Inc.公司的Scantinel X-One三台量子领域仪器入围。棱镜奖是美国光学工程师学会联合Photonics Media于2008年创立，该奖项也是目前全球光电行业的最高奖项。
美国众议院科学、空间与技术委员会正式提出H.R. 6213号法案——即《国家量子计划再授权法案》。该法案修改了许多跨机构量子计划的目标，确保量子研究能够超越基础科学，进入应用研究、示范和商业化阶段，以持续推动美国的量子科学与技术发展，并保持全球领先地位。
在英国国家量子技术展示会上，英国科学大臣阐述了政府如何继续实现其到 2023 年成为量子经济体的愿景。
具体包括：启动英国量子标准网络试点项目；为6个项目提供超过1000万英镑的资金，以加快量子网络技术组件和系统的开发；为与加拿大的合作提供超过400万英镑资金，开发用于商业用途的实际量子技术；英国国家量子计算中心与IBM建立合作伙伴关系，为用户提供IBM全系列量子机器的云访问服务；英国和澳大利亚签署《量子技术合作联合声明》，推进在量子技术创新、研究和商业化方面的合作。
英国和澳大利亚政府在布莱切利公园举行的全球人工智能安全峰会期间签署了一份《量子技术合作联合声明》，两国将推进在量子技术创新、研究和商业化方面的合作。该协议将为英国和澳大利亚公司之间的投资开辟更多渠道，将促进量子技术研究交流并加强两国间的专业知识共享。
欧洲光子量子计算领域的领导者Quandela宣布，其已从多家投资机构、银行合作伙伴和法国政府（通过法国2030计划）那里获得了超过5000万欧元的资金。此次增资将使该公司能够加快其国际扩张，并增加其光量子计算机的产量，以满足工业客户的需求。
量子前沿特邀编辑
