中科大郭光灿院士、郭国平教授团队：新型实用多能级量子比特操控方案
科研成果
新型实用多能级量子比特操控方案
量子态的操控和演化在量子计算领域具有重要研究价值。这一原理被用广泛用于原子、超导比特、半导体量子点电荷和自旋比特等系统中，并在这些系统中实现了多种高保真度量子比特门。有效能级越简单，则操控越容易、精度越高。相反，当量子系统能级结构较为复杂时，对它们的调控就会非常复杂，而且可能出现各种串扰等。目前，相关方面的研究大多局限在各种近似条件下，这些限制不利于进一步开发与利用微波驱动进行比特操控。
近日，中国科学技术大学郭光灿院士、郭国平教授团队与纽约州立大学布法罗分校胡学东教授以及本源量子计算有限公司合作，对量子点系统中常见的多能级系统的量子调控展开研究，发现一种新型实用的多能级调控方案。在该方案中，通过调控微波驱动频率、幅值等参数，可以实现任意能级结构，进而实现高速、抗噪声的量子比特操控。研究人员理论证明了任意单比特门和两比特门操控，保真度超过99%。这个模型甚至还可以解释以前在实验上不能解释的一些奇偶效应。这种方案为对多能级系统中的量子门操作提供了新的实验思路。
首次实现：微型超低连续波阈值量子光子束缚态激光器
具有超低阈值且单模连续波工作的高度紧凑微型激光器一直是光子集成电路的期望组成器件。由于连续介质中的光子束缚态具有捕获光和增强光与物质相互作用的优点，因此在各种光子束缚态腔和光学增益激光器的构造技术中，得到学者们的重点研究。然而，具有高度紧凑小尺寸和超低连续波阈值的光子束缚态腔激光器的实现仍然极具挑战。
近日，中山大学余思远教授团队通过在InAs/GaAs外延量子点增益膜中制造小型化的光子束缚态腔，展示了1310 nm原始波段的室温连续光子束缚态激光器。通过在所有三个维度上实现光和载流子的有效捕获，在室温下实现了12 μW (0.052 kW cm−2)的超低阈值，模体积为1.16(λ/n)3，单模激光在5 × 5个小到约为2.5 × 2.5 μm2的晶胞腔内实现。激光器最高工作温度可达70℃，特征温度约为93.9 开尔文。小型光子束缚态激光器具有微型化、超低功耗和易于集成等优点，为未来面向大容量光通信、传感和量子通信的光子集成电路提供了一种具有广阔发展前景的光源。
挑战传统观念：拓扑边界态可由子对称性保护
拓扑学本是一门研究物体几何特性的数学分支，在物理学中却可以利用拓扑的概念描述物质的能带特征，从而研究新颖拓扑物态和各种新生的拓扑材料。非平凡拓扑最典型的特征就是存在受特定对称性保护的拓扑边界态，以至于通常人们认为拓扑边界态、拓扑不变量和对称性之间紧密关联不可或缺，即破坏对称性的任何扰动都会同时破坏拓扑不变量和拓扑边界态。
近日，南开大学物理科学学院、泰达应用物理研究院陈志刚教授团队与克罗地亚萨格勒布大学合作研究，挑战了这一传统观念。他们发现，即使系统不再具有量子化的拓扑不变量和某种整体对称性，拓扑边界态依然可以在相应的子空间存在，由子对称性保护。该研究不仅挑战了人们对受对称性保护拓扑态的传统认知，还为拓扑物态在不同物理背景下的研究和应用提供了新思路。这一成果有望进一步推动拓扑光子学及其前沿交叉领域的发展、和新一代拓扑光子器件的研发。
行业资讯
工信部：推动6G、光通信、量子通信等关键核心技术加速突破
近日，国务院新闻办公室举行一季度工业和信息化发展情况新闻发布会。工业和信息化部总工程师、新闻发言人赵志国在会上答记者问时表示，工信部将加快技术产业创新。推动6G、光通信、量子通信等关键核心技术加速突破，加大人工智能、区块链、数字孪生等前沿技术研发力度。攻克一批“卡脖子”关键领域，提升产业链供应链韧性和安全水平。
来源：
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1763682843750406023&wfr=spider&for=pc
“光纤量子密钥分发新纪录”等入选2022中国光学十大进展
近日，中国激光杂志社发布“2022中国光学十大进展”并举行颁奖典礼。“激光干涉仪的量子超越”和“光纤量子密钥分发新纪录”等量子领域研究成果入选基础研究类和应用研究类十大进展。
欧洲启动两个关键项目，整合其量子生产和测试技术
近日，欧洲计划启动Qu-pilot和Qu-test量子项目，以支持欧洲量子技术的实验生产能力和开放测试。第一个项目Qu-Pilot由来自9个不同国家的21个合作伙伴组成，旨在开发和提供第一个联合的欧洲量子技术制造能力，建立并连接欧洲现有的基础设施。这包括芬兰国家技术研究中心、德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会和比利时微电子研究中心以及德国英飞凌科技公司。第二个项目Qu-Test汇集了来自欧洲量子社区的13家联合测试平台网络服务提供商和11家工业用户。该网络汇集了整个欧洲的能力和基础设施，以提供测试和验证服务。
https://www.eenewseurope.com/en/europe-consolidates-quantum-production-and-test/
印度投入600亿卢比支持《国家量子任务》
近日，印度内阁宣布在2023年-2030年期间投资超600亿卢比（约合50亿人民币），用于支持“国家量子任务”。该任务旨在促进量子科技研究和工业应用开发，使印度成为量子技术的全球领导者，同时支持数字印度、印度制造、技能印度和可持续发展目标等国家优先事项。为促进量子科技研发，国家量子任务将在学术界和国家研发机构建立四个主题中心，专注于量子计算、量子通信、量子传感与计量以及量子材料与器件。这些中心将通过基础和应用研究产生新知识和新技术，同时促进它们所承担任务领域的研究和开发。
https://thequantuminsider.com/2023/04/20/india-announces-730-million-plus-national-quantum-mission/
光量子计算初创企业Quantum Source再获1200万美元融资
近日，以色列光量子计算初创企业Quantum Source今日宣布，其已筹集到1200万美元的种子轮扩展投资。本轮融资由戴尔资本领投，多名种子投资者参投。该公司去年已经获得1500万美元融资，加上本次，种子轮融资额达到2700万美元。Quantum Source仅成立2年时间。该公司团队来源于全球各大企业与高校的资深人士，目标是构建可扩展到数百万个量子比特的容错量子系统，瞄准药物设计、材料开发、网络安全和AI应用等领域的大型数据计算需求。
莫德纳和IBM将共同研发量子人工智能，以促进mRNA的研究
近日，美国生物技术公司莫德纳宣布，将与国际商业机器公司（IBM）合作，共同研发量子计算和人工智能等下一代技术，以推进和加快对信使RNA的研究。莫德纳首席执行官表示，为迎接即将到来的量子计算时代，该公司很高兴与IBM合作开发新的量子人工智能模型，以推进对信使RNA科学研究。合作的目标是能在量子计算方面取得突破性进展，目前正在投资建立一支量子领域的员工队伍，为能利用量子技术做好充分准备。
量子前沿特邀编辑
刘骏秋，深圳国际量子研究院研究员
兼职编辑 | 佚名
编辑 | 徐睿
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