量子级

2020年8月26日，上海大学理学院量子人工智能科学技术研究中心（Quantum Artificial Intelligence for Science and Technology, QuArtist）依托国仪量子金刚石量子计算教学机开启第一堂量子计算实验课。1. 量子技术发展背景&现状2014年，英国《自然》杂志吹响“第二次量子革命”的号角。以量子信息技术为代表的量子调控，是量子力学的最新发展，其带来了“第二次量子革命”。人类对量子世界的探索已从单纯“探测时代”走向主动“调控时代”，成为解决人类对能源、环境、信息等需求的重要新手段、新技术。2018年9月，美国发布了量子信息发展国家战略书，特别强调了量子技术和量子科技在国家战略中的重要性。欧盟从2018年开始，投入10亿欧元实施“量子旗舰”计划。英国早在2014年就发布了量子科技发展蓝图并在牛津大学等高校建立量子研究中心，投入约2.5亿美元培养人才。2016年，我国发布了《“十三五”国家科技创新规划》，其中强调了量子技术发展的重要性，量子通信与量子计算被列为“十三五”科技规划100项重大技术与工程项目的前三位。谷歌量子技术团队2019年10月谷歌公司发布论文宣称已成功演示“量子霸权”，引来中外媒体纷纷报道，其研发的量子系统只用了约200秒就完成了经典计算机大约需要1万年才能完成的计算任务，这一划时代的技术进展是量子计算研究也是量子技术应用的一个重要里程碑。IBM亦成功研制50多比特的量子计算机原型，虽然技术离真正付诸实用尚需时日，但美国已经在考虑对量子计算等技术领域设置出口禁令，我们不禁要问中国如何在未来的量子技术应用领域不被外国“卡脖子”并实现领先？2. 量子教育量子技术应用广泛现阶段，与量子技术快速发展不相适应的是，我国量子技术从业人员严重缺乏，工程技术人员对量子技术的理解不够深入、实操能力不足，这些已严重限制该技术发展和应用。人才的匮乏源于教育的缺失，更源于教育方式的桎梏，虽然目前很多高校开设了量子力学相关课程，但是现有的课程和教材从思维模式和体系结构上，大多侧重讲述物理原理和基础方案的验证性实验，缺乏类似工科专业教学的案例、教材和实验资源。“物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。—— 普朗克”量子力学的教育，离不开量子理论和实验的紧密结合。推进量子力学学科建设，完善和创新学科教学内容、教学方法、教学手段，不仅符合我国建设量子技术科技强国的国家需求，还能解决高校量子技术相关应用型人才培养的实际问题。3. 上海大学理学院QuArtist中心教学机开课上海大学理学院量子人工智能科学技术研究中心（Quantum Artificial Intelligence for Science and Technology, QuArtist）于2019年5月31日正式挂牌成立。QuArtist中心由国际著名物理学家Enrique Solano担任中心主任。上海大学QuArtist中心QuArtist中心致力于量子计算和人工智能的基础和应用的前沿研究，将以21世纪“量子二次革命”为契机，融合量子计算与人工智能，建设量子软件和量子硬件的世界级中心作为发展的核心目标。QuArtist中心的愿景是为颠覆性量子技术创造一个极具影响力和占主导地位的生态系统，将艺术，科学，技术和企业家精神相融合，最大限度地提高创造力和生产力。QuArtist中心将结合高端人才、辛勤工作和原始创新三大要素，为科创中心的建设贡献力量。自从了解到国仪量子的金刚石量子计算教学机设备以来，QuArtist中心积极与我们联系并就量子计算相关课程开设和量子教育发展进行沟通交流。8月26日，国仪量子应用工程师应邀至QuArtis中心的老师及研究生同学开启了第一堂“量子计算实验课”，现场演示了金刚石量子计算教学机进行量子计算基础实验的相关原理和功能。我们详细专业的理论讲解及生动有趣的现场展示受到了QuArtis中心师生一致好评。课后，上海大学理学院陈院长评价道：金刚石量子计算教学机在QuArtist中心现场进行了调试，培训，让平日里退相干，Rabi振荡，Dynamical Decoupling这些理论概念通过量子计算教学机让同学们都有了感性的认识。整合资源，将企业生动教育教学资源引入第一、第二课堂，不断提升学生的学习能力，不仅是为未来服务国家和社会蓄能，更是为攻克国家科技创新和企业发展“卡脖子”技术贡献上大智慧。QuArtis中心开课现场此外，上海大学计划将基于国仪量子金刚石量子计算教学机给研究生及理学院的本科生开设量子计算课程，新学期开学后就会启动开课筹备相关工作，其中包括课程内容选择，课程方案设计等。国仪量子也将依据专业技能和经验积极配合上海大学做好课程开设相关工作，基于其课程定位提供定制服务，一起为我国量子教育发展及量子技术人才培养贡献力量。4. 金刚石量子计算教学机简述金刚石量子计算教学机是国仪量子为了更好地促进量子力学和量子计算相关的教学，推出的全球首款、面向大众的基于金刚石中NV色心，以自旋磁共振为原理的设备，通过控制光、电、磁等基本物理量，实现对NV色心发光缺陷的自旋进行量子操控和读出，从而实现量子计算等功能的教学仪器。该仪器可以在室温大气下运行，无需低温真空环境，使得设备有着几乎为零的运行成本，桌面型的设计让它能适应各种不同的教学环境，无论是课堂还是实验室，都能轻松进行量子力学和量子计算实验教学。不仅如此，金刚石量子计算教学机丰富的硬件模块支持学生动手搭建和调试，多功能的软件支持支持自定义脉冲序列编写。国仪量子金刚石量子计算教学机金刚石量子计算教学机可以帮助和促进高校、科研机构在开设、优化大学物理实验课、近代物理实验课、量子信息科学专业课程的相关工作，方便教师展示教学，激发学生的兴趣和想象力，提高学科水平和教学质量。基于金刚石量子计算教学机，国仪量子可以提供包括实验室建设、教学讲义、教学视频、教学课件、示范课培训等量子计算教学相关的整体配套解决方案定制服务，让学校和老师们更轻松的开设相关实验课程。QuArtist中心量子计算实验课堂的顺利开启对上海大学在量子教育的发展创新有着重要的意义，未来国仪量子也将与包括上海大学在内的国内各大高校院所共同努力、砥砺前行，为量子教育事业的发展、为量子技术人才的培养、为中国高科技的发展与创新、为量子技术科学强国做出更多贡献！

NV色心凭借其优良的量子相干时间和稳定的化学性质，成为量子计算机、量子传感器的理想载体，也是近年来国际上的研究热点，众多实验研究组利用NV色心发表了重要的研究成果。金刚石量子计算教学机就是一台基于 NV 色心的以自旋磁共振为原理的量子计算教学设备。该设备是一款能够在室温大气条件下运行的真实量子计算机，无需低温真空环境使得设备有着几乎为零的运行成本，桌面型的设计让它能适应各种不同的教学环境，无论是课堂还是实验室，搭配课程讲义、教学视频与教学PPT等全套教学服务，都能轻松进行量子力学与量子计算等实验教学。教学机由微波模块、光学模块、数采模块、脉冲控制模块、磁铁模块等组成，丰富的硬件让教学机能具备支持如量子精密测量、光探测磁共振等更多教学内容的拓展开发。教学机源自于众多优秀的科研成果，这让它同时也是一款培养学生科学素养和科研基础的教学设备。面向大众面向教学的金刚石量子计算教学机Diamond I, 是一台针对教学设计的高性价比教学仪器，可配合物理、电子工程、精密仪器等相关专业开设教学实验课程，搭建先进教学示范平台。产品功能：量子计算教学l 量子比特l 量子逻辑门操作l 量子算法量子力学基本概念教学l 量子态l 量子态演化l 电子自旋更多功能l 磁共振教学等欢迎下载样本了解更多产品详情。创新点：金刚石量子计算教学机，是国仪量子响应国家建设量子科技强国战略，满足高等院校对量子计算前沿实验教学的需求，自主研发的全球首台面向大众用于量子计算的实验教学仪器。教学机基于金刚石中NV色心和自旋磁共振为原理，通过控制激光、微波、磁场等物理量，对NV色心的自旋进行量子操控和读出，从而实现量子计算功能。仪器实验内容涵盖了量子比特、量子逻辑门、量子退相干、量子算法等一系列量子计算基本知识，可配合高等院校大学物理、近代物理、量子信息科学等专业开设教学实验课程，搭建先进教学示范平台。 金刚石量子计算教学机

全国两会，既是中国政治生活中的一件大事，又连接着万千百姓的小日子。3月5日，备受瞩目的政府工作报告出炉，“量子信息”这一关键词被放在极其重要的位置。十三届全国人大四次会议在京开幕报告指出，过去五年，创新型国家建设成果丰硕，在载人航天、探月工程、深海工程、超级计算、量子信息等领域取得一批重大科技成果。这是“量子信息”首次出现在国务院政府工作报告中，奏响“科技自立自强”的最强音。而在近日教育部公布的2020年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的新增专业目录中，“量子信息科学”正式被列为本科专业。量子信息科学未来发展的重要性不言而喻！量子科技教育，离不开量子理论和实验的紧密结合。多年来，国仪量子面向全国高等院校提供实验课程解决方案，默默耕耘，形成金刚石量子计算教学机、量子计算云平台、量子光学实验平台等量子教育解决方案，助力高校推进量子信息学科建设，完善和创新学科教学内容、教学方法、教学手段。金刚石量子计算教学机金刚石量子计算教学机是国仪量子为了更好地促进量子力学和量子计算相关的教学，推出的全球首款、面向大众的基于金刚石中NV色心，以自旋磁共振为原理的设备，通过控制光、电、磁等基本物理量，实现对NV色心发光缺陷的自旋进行量子操控和读出，从而实现量子计算等功能的教学仪器。该仪器可以在室温大气下运行，无需低温真空环境，使得设备有着几乎为零的运行成本，桌面型的设计让它能适应各种不同的教学环境，无论是课堂还是实验室，都能轻松进行量子力学和量子计算实验教学。不仅如此，金刚石量子计算教学机丰富的硬件模块支持学生动手搭建和调试，多功能的软件支持自定义脉冲序列编写。金刚石量子计算教学机可以帮助和促进高校、科研机构在开设、优化大学物理实验课、近代物理实验课、量子信息科学专业课程的相关工作，方便教师展示教学，激发学生的兴趣和想象力，提高学科水平和教学质量。基于金刚石量子计算教学机，国仪量子可以提供包括实验室建设、教学讲义、教学视频、教学课件、示范课培训等量子计算教学相关的整体配套解决方案定制服务，让学校和老师们更轻松地开设相关实验课程。目前，国仪量子金刚石量子计算教学机已成功交付至多个国内高校，中国科学技术大学、南京大学、深圳大学、华中师范大学、上海大学、天津大学等几十所高校已开设实验课程并得到良好效果。量子计算云平台量子计算是一种基于叠加性、纠缠性、量子隧穿等量子力学效应的新型计算模式。与传统的数字计算相比，可以极大的减少计算时间和能量消耗，未来将在人工智能、网络安全、云计算、金融服务、化学模拟、生物制药等领域产生深度乃至颠覆性影响。国仪量子计算云平台是以量子计算为核心的云服务产品，能够提供适用于高校和科研院所的量子计算在线云服务。配套金刚石量子计算教学机使用，可以提供一套完整的量子计算实验课程方案。主要功能包括：（1）量子算法原理教学 包括量子克隆算法、Grover 搜索算法、 量子相位估计算法、Shor 算法等。（2）作业管理和课程考核 量子计算云平台提供实验课作业提交系统，方便作业管理和课程考核。（3）线上和网课教学 配套金刚石量子计算教学机，延伸量子计算实验课程。（4）算法编辑与结果展示 量子线路图编辑简单，算法运行结果以概率柱状图直观展示。量子光学实验平台量子光学是现代物理学中最重要的基础学科之一，也是当前发展极为迅速的学科，已被应用于许多重要的高新技术领域。量子光学实验平台是采用BBO参量下转换、单光子探测等技术，用于开展量子纠缠源制备与验证、量子随机数产生等基础物理实验，同时可支持单光子源产生探测等拓展研究实验的一体化平台。量子光学实验系统可以帮助和促进高校、科研机构在开设、优化大学物理实验课，近代物理实验课，量子光学科学专业课程的相关工作，方便教师展示教学，激发学生的兴趣和想象力，提高学科水平和教学质量。《政府工作报告》掷地有声地指出，以“十年磨一剑”精神在关键核心领域实现重大突破。为了适应国家发展战略和区域经济社会发展需要，促进中国高等院校“双一流”建设，国仪量子将持续优化量子信息实验课程解决方案，助力“量子信息科学”专业等学科建设，为“第二次量子革命”培养更多生力军！延伸阅读 了解更多赞！天津大学量子计算实验课第一学期圆满收官

提高光电二极管的量子效率 (QE) 可以通过多种方法实现：优化材料特性：选择吸收系数较高的材料可以增强光子吸收，从而提高QE。表面钝化：最大限度地减少表面缺陷和复合中心可以减少电子空穴对复合，从而提高 QE。抗反射涂层：应用减少反射的涂层可以增加进入光电二极管的光子数量，从而增强 QE。器件几何优化：设计具有最佳厚度和几何形状的光电二极管可以提高光吸收和载流子收集效率。增强光捕获：在光电二极管内采用捕获光的结构或技术可以增加与光子的相互作用长度，从而提高 QE。这些方法中的每一种都针对光电二极管操作的不同方面，以最大限度地提高其将光转换为电信号的效率。图 抗反射 (AR) 涂层对不同波长范围内光电二极管的量子效率 (QE) 的积极影响。QE 以百分比形式测量，表示光电二极管将入射光子转换为电流的效率。不同的曲线代表具有不同结构或材料的光电二极管，它们吸收不同波长范围的光。从图中可以明显看出，增透膜的应用增强了所有三种类型光电二极管的 QE。涂层减少了表面的光子反射，允许更多的光被吸收并转化为电信号，从而直接提高 QE。当具有增透膜的曲线与没有增透膜的曲线相比达到更高的百分比值时，这一点尤其明显。光伏检测请搜寻光焱科技

为了测量光电二极管或太阳能电池等设备的量子效率，通常需要测量响应不同波长的入射光子而产生的电子或载流子的数量。此过程涉及将设备的输出（如光电流）与撞击设备的已知光子数量进行比较。使用专用设备和受控照明条件来确保在不同波长的光下进行准确测量。然后将量子效率计算为比率或百分比，以量化设备将光转换为电信号的效率。量子效率（QE）测量系统的PD-QE光路设计。以下是该系统如何工作的分步说明：灯系统：这是系统的光源。它发出的光直接射向单色仪。斩波器：斩波器周期性地中断光束。这种调制可以区分光源信号和环境光信号，从而提高测量精度。单色器：单色器将光分散成其组成波长，类似于棱镜，并选择窄带波长通过。滤光轮：位于单色仪之后，可用于进一步细化到达样品的光的波长或强度。光圈：光圈调整光束直径，控制穿过样品的光量。镜头：镜头将选定的光聚焦到样品或光电探测器上。参考电池：用于通过提供可比较样品 QE 的已知标准来校准系统。样品：这是正在测试 QE 的光电探测器或太阳能电池。它吸收光线并产生光电流，其大小用于计算其 QE。在 QE 测量系统中，光源的准确度和精度、单色仪选择正确波长的能力以及检测器的稳定性至关重要。光路设计对于确保光有效、精确地传递到样品以进行准确测量至关重要。光伏检测请搜寻光焱科技

日本东京大学科学家最近利用六方氮化硼二维层中的硼空位，首次完成了在纳米级排列量子传感器的精细任务，从而能够检测磁场中的极小变化，实现了高分辨率磁场成像。氮化硼是一种含有氮和硼原子的薄晶体材料。氮化硼晶格中人工产生的自旋缺陷适合作为传感器。（a）六方氮化硼中的硼空位缺陷。空位充当用于磁场测量的原子大小的量子传感器，对磁场敏感，像一个纳米“磁针”。（b）量子传感器纳米阵列的光致发光。通过分析响应微波的光致发光强度的变化，研究人员可测量每个传感器点的磁场。图片来源：东京大学研究团队研究团队在制作出一层薄的六角形氮化硼薄膜后，将其附着在目标金丝上，然后用高速氦离子束轰击薄膜，这样就弹出了硼原子，形成了100平方纳米的硼空位。每个光点包含许多原子大小的空位，它们的行为就像微小的磁针。光斑距离越近，传感器的空间分辨率就越好。当电流流经导线时，研究人员测量每个点的磁场，发现磁场的测量值与模拟值非常接近，这证明了高分辨率量子传感器的有效性。即使在室温下，研究人员也可检测到传感器在磁场存在的情况下自旋状态的变化，从而检测到局部磁场和电流。此外，氮化硼纳米薄膜只通过范德华力附着在物体上，这意味着量子传感器很容易附着在不同的材料上。高分辨率量子传感器在量子材料和电子设备研究中具有潜在用途。例如，传感器可帮助开发使用纳米磁性材料作为存储元件的硬盘。原子大小的量子传感器有助于科学家对人脑进行成像、精确定位、绘制地下环境图、检测构造变化和火山喷发。此次的纳米级量子传感器也将成为半导体、磁性材料和超导体应用的“潜力股”。

近日，安徽省量子信息工程技术研究中心及科大国盾量子技术股份有限公司联合发布消息，国产稀释制冷机“ez-Q Fridge”在交付客户后完成性能测试，实际运行指标达到同类产品国际主流水平，成为国内首款可商用可量产的超导量子计算机用稀释制冷机。据媒体报道，2023年下半年，国盾量子向两家科研单位交付了国产稀释制冷机产品，经客户多月测试，设备长时间连续稳定运行，能够结合主动减震系统以及磁屏蔽等，为量子芯片提供低至10mK级别的极低温低噪声环境，制冷功率达到450uW@100mK。在容纳78根低温测控同轴线缆的超导量子计算低温支撑系统中，分别对56比特和24比特超导量子芯片进行测试，稀释制冷机运转效果良好，达到了国际先进水平。实际上近年来，量子科技已引起国内外的广泛关注。而发展先进的量子科技离不开极低温制冷技术，这主要是由于量子本身是微观的效应，很容易受到干扰，而超低温可以将噪音降得很低。比如，对量子比特来讲，它最怕的就是温度，因为温度产生热耦合噪音，低温之后噪音就可以被极大的限制，使它成为孤立系统，这时它的退相干时间就会大大延长，量子比特才会成功，否则包括存储、读取、叠加等都需要时间。目前达到低温的手段主要有吸附制冷、绝热去磁制冷和稀释制冷。稀释制冷技术于 1950 年代首次提出，并在 60 年代建成了第一个完整的稀释制冷系统，随后便成功商业化。稀释制冷技术最低温度可以低至数个mK（10K），具有制冷过程连续不间断及制冷功率较大等优点，随着低温物理研究需求的不断增加，其已经成为目前最为流行的制冷方法。水有普通的水和重水，它们混合到一块是分不开的，但是氦三氦四不一样，液态的氦三和氦四在低温下在大约八九百mK的时候就会自动分开，自动分开的现象过程中会有所谓的制冷效应，其实这就是因为这两者复合在一起就会产生稀释效应，就会有降温效应，连续的补充和打破平衡，就使得混合液一直处于相分离状态，就实现了所谓的稀释制冷，这就是稀释制冷机的原理。随着量子计算等技术的不断发展，对mK级的稀释制冷机提出了更高的要求，当前国内有数家单位和企业在投入精力开发。中科院物理所2021年，中国科学院物理研究所自主研发的无液氦稀释制冷机6月下旬实现近10mK(比绝对零度-273.15摄氏度高0.01度)极低温，标志着中国在高端极低温仪器研制上取得突破性进展，具备了为量子计算等前沿研究提供极低温条件保障的能力。2023年3月28日，中国科学院物理研究所承担的北京市科技计划课题“400微瓦无液氦稀释制冷机研制”顺利通过了第三方技术测试。测试专家组认真听取了项目工作报告，审查了技术测试方案，查验了测试仪器和受试设备，通过现场测试和读取测试数据，一致认为该无液氦稀释制冷机长时间连续稳定运行最低温度已达到7.6mK，制冷功率达到450μW@100mK，两项指标均达到了国外主流中型商业稀释制冷机的水平。合肥知冷低温科技有限公司2023年6月13日，“量子计算用国产极低温稀释制冷机项目”在合肥高新区正式签约，并入驻量子信息未来产业科技园。“量子计算用极低温稀释制冷机”由安徽大学物质科学与信息技术研究院单磊教授、王绍良研究员团队自主研发。安徽大学研究员、合肥知冷低温科技有限公司董事长王绍良表示，项目是合肥“以投带引”的成功案例，在合肥市科技创新集团的支持下，项目公司将拿到第一笔种子基金，打通落地转化的最初一公里。本源量子2023年10月，由本源量子计算科技（合肥）股份有限公司完全自主研发的本源SL400国产稀释制冷机成功下线，这是国内科创企业的研发团队首次成功突破量子计算极低温制冷这一关键核心技术。省量子计算工程研究中心相关负责人张俊峰说：“该稀释制冷机可提供12mK以下的极低温环境及不低于400μW@100mK的制冷量，降温时间在40小时内，升温时间在24小时内，可满足超导量子计算的极低温运行环境和快速回温的要求，达到国际主流产品的水平。”此外，中船重工、飞斯科等国产厂商目前也在投入相关设备研发。中船重工鹏力(南京)超低温技术有限公司市场总监巢伟向仪器信息网透露，当前国内能用的最基础版本的是400-500μW，而国外主流厂商的1mW设备已经成熟了，甚至开展了10mW的研究，比如IBM的10mW的设备已经用起来了。林德等企业已开发了百瓦级、甚至数百瓦级别4K制冷量来预冷的稀释制冷机。当前中船低温已实现4K制冷机每年一千多套的量产。上世纪70年代物理所冉启泽老先生曾研制出湿式稀释制冷机，但后来无人从事相关研究，相当长一段时间内国内处于技术断层和研究空白，目前国内所用到的稀释制冷机均从欧美购买，比如Oxford Instruments ，Cryomagnetics，Janis Research Company，Bluefors Oy NanoMagnetics Instruments， ICE Oxford Ltd，Quantum Design, Inc.，Leiden Cryogenics Entropy等。2019年12月，美国商务部的一份内部文件提出，未来将限制向中国等美国在量子计算上的竞争对手出口稀释制冷机。一旦被限，中国的量子计算研究将面临重大挑战。据了解，国际主流稀释制冷机售价400万元至600万元，稀释制冷机的国产化，在一定程度上扭转了量子计算关键核心技术受限的局面，加快了量子计算领域自立自强步伐，增强我国在量子计算领域完全自主可控能力。

引力波模拟图 　　据近日美国《基督教科学箴言报》在线版文章称，德国引力波探测器GEO 600的一项奇怪发现，不但可能冲击现有宇宙理论，还引发美国费米国家实验室的科学家们开始建造一个“全息干涉仪”，将探测深入到“普朗克长度”，以便更进一步观察宇宙的时空结构及这一结构中的波动――引力波。 　　引力波被称为“爱因斯坦广义相对论中最后一个尚未被证明是对的组成部分”，新探测仪器的出现有可能使人们直接观测到时间的不连续性，亦将带领人们发掘宇宙起源最深处的奥秘。 　　激光干涉追寻时空波纹 　　引力波其实是爱因斯坦对于万有引力本质的理解。他认为引力场有一种跟电磁波一样的波动，是为引力波。而引力波表现为时空曲率的扰动，以行进波的形式向外传递，其传播速度等于光速。 　　按道理，引力波存在且无处不在，深空中的突变性事件，如超新星爆发、黑洞形成、大型天体相撞这些过程，都能辐射出较强引力波。但事实上，以往在地球上进行的引力波直接搜寻的所有努力都以失败告终。其原因在于，波动虽能造成地球上各处相对距离的变动，但当它们到达地球的时候已经变得非常弱了，对于地球上最先进的引力波探测器来说，其变动的数量级小于一颗质子直径的千分之一。因而尽管引力波毫不模糊且被公认，却一直只能是广义相对论的预言。 　　但科学家们可不满足于这一点。于是，基于激光干涉原理的引力波探测器被建造出来。这一类型的探测器通过测量两条激光束相遇时所形成的干涉图像的变化来探测引力波，干涉图像依赖于激光束的传播距离，当引力波穿过时激光束的传播距离会相应变化。 　　因为目标是非常微弱的信号，引力波探测器的敏感度需达到几乎难以想象的程度。以德国引力波探测器GEO 600来讲，其对距离上极微小的变化都非常敏锐，甚至可探测到日地距离所发生的原子半径级别的变化。不过，这种激光干涉计的探测器灵敏度要与激光传播的距离成比例的话，一般来讲其尺寸都非常可观。 　　“奇怪波动”挑战现有认知 　　德国的GEO 600并不是新产物了，其已默默工作有些时日。然而，在近期利用其搜寻引力波的过程中，物理学家偶然发现了令人迷惑的现象――这一高科技设备虽然还没有找到引力波存在的证据，但却发现了大量的噪音。 　　这就有必要简单描述一下这类探测器的工作过程。以GEO 600为例，其要实现功能，需要发射一束激光穿过600米的隧道，再将激光分裂成两束，经过反射的一束以及未经反射的一束均进入干涉仪。当引力波经过这部分空间的时候，两束激光之间的微小位移将会由干涉仪进行探测。即便这种距离的变化非常之微妙，但如果引力波探测器有结果，那就很可能是引力波通过时引起的。 　　而今GEO 600的“噪音”让研究人员无从解释，在剔除了所有人为因素的影响之后仍不得要领，他们于是向费米实验室的科学家克雷格・ 霍根寻求帮助，希望他利用量子力学上的专业知识帮助阐明这一不规则的噪音。 　　霍根反馈的意见让人震撼又迷惑。他说：“看上去GEO 600受到了时空微观量子级别的冲击。”换句话说，GEO 600探测到的并不是来自什么噪音源，而是时空本身发生的量子级别波动。 　　这一看法的深层意义在于：根据爱因斯坦对宇宙的认知，时空应该是连续平滑的，而照霍根的结论推测时空实际上是不连续的，是由一系列量子点组成。其直指爱因斯坦的理论需要修正。 　　全新探测器进入量子尺度 　　量子力学的测不准原理意味着一些基本量度如长度和时间具有测不准性。而测不准的程度由普朗克常数确定，该常数可以定出最小长度量子――“普朗克长度”，比其更短的长度是没有意义的。 　　现在，要证明“奇怪波动”的来源，研究人员就需要深入到“普朗克长度”――10-35米进行探测，而GEO 600实验中探测到的噪音尺度不到10-15米。因此需要提升引力波探测仪的分辨率，这导致了“全息干涉仪”的产生。 　　“全息干涉仪”是利用全息照相的方法来进行干涉计量，其与一般光学干涉检测方法很相似，但获得相干光的方式不同。光学干涉检测方法获得相干光的方式如前所述，一般是将同一束光的振幅分为两个部分，但全息干涉计量术则是将同一束光在不同时间的波前来进行干涉，可以看作是一种波前的时间分割法。这就使相干光束由同一光学系统所产生，可以消除系统误差。 　　霍根认为，GEO 600在其尺度上发现的噪音是由于宇宙“视界”(天文学中黑洞的边界，在此边界以内的光无法逃离)的全息投射造成的。霍根比喻说，这就像一张图片越放大就会越模糊甚至像素化，宇宙“视界”投射其实发生在普朗克尺度中，所以在我们所身处的时空尺度上，这一投射发生了模糊。 　　而要验证霍根的结论，目前最值得依赖的就是这台“全息干涉仪”。其现正由费米实验室全力打造，它必将比GEO 600探测到更小的尺度，从而进入到量子尺度。如果霍根的看法是正确的，探测器将能探测到时空结构中的量子噪声，给我们现有对宇宙的认知带来巨大的冲击。

近期，华中师范大学物理科学与技术学院依托国仪量子金刚石量子计算教学机开设的《量子信息技术基础》实验课程正式开课。课程现场01量子技术发展背景&现状2014年，英国《自然》杂志吹响“第二次量子革命”的号角。以量子信息技术为代表的量子调控，是量子力学的最新发展，其带来了“第二次量子革命”。人类对量子世界的探索已从单纯“探测时代”走向主动“调控时代”，成为解决人类对能源、环境、信息等需求的重要新手段、新技术。2018年9月，美国发布了量子信息发展国家战略书，特别强调了量子技术和量子科技在国家战略中的重要性。欧盟从2018年开始，投入10亿欧元实施“量子旗舰”计划。英国早在2014年就发布了量子科技发展蓝图并在牛津大学等高校建立量子研究中心，投入约2.5亿美元培养人才。2016年，我国发布了《“十三五”国家科技创新规划》，其中强调了量子技术发展的重要性，量子通信与量子计算被列为“十三五”科技规划100项重大技术与工程项目的前三位。日前，中共中央政治局也专门就量子科技研究和应用前景举行了第二十四次集体学习，中共中央总书记习近平在学习中特别指出，要培养造就高水平人才队伍。要加快量子科技领域人才培养力度，加快培养一批量子科技领域的高精尖人才，建立适应量子科技发展的专门培养计划，打造体系化、高层次量子科技人才培养平台。2019年10月谷歌公司发布论文宣称已成功演示“量子霸权”，引来中外媒体纷纷报道，其研发的量子系统只用了约200秒就完成了经典计算机大约需要1万年才能完成的计算任务，这一划时代的技术进展是量子计算研究也是量子技术应用的一个重要里程碑。IBM亦成功研制50多比特的量子计算机原型，虽然技术离真正付诸实用尚需时日，但美国已经在考虑对量子计算等技术领域设置出口禁令，我们不禁要问中国如何在未来的量子技术应用领域不被外国“卡脖子”并实现领先？02量子教育量子技术应用广泛现阶段，与量子技术快速发展不相适应的是，我国量子技术从业人员严重缺乏，工程技术人员对量子技术的理解不够深入、实操能力不足，这些已严重限制该技术发展和应用。人才的匮乏源于教育的缺失，更源于教育方式的桎梏，虽然目前很多高校开设了量子力学相关课程，但是现有的课程和教材从思维模式和体系结构上，大多侧重讲述物理原理和基础方案的验证性实验，缺乏类似工科专业教学的案例、教材和实验资源。“物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。—— 普朗克”量子力学的教育，离不开量子理论和实验的紧密结合。推进量子力学学科建设，完善和创新学科教学内容、教学方法、教学手段，不仅符合我国建设量子技术科技强国的国家需求，还能解决高校量子技术相关应用型人才培养的实际问题。03华中师范大学物理科学与技术学院教学机开课华中师范大学物理科学与技术学院源于1903年文华大学物理系，弦歌百年，蜚英腾茂。建系早期，一批从国外归来的著名学者曾先后在这里任教和从事科学研究。他们言传身教，筚路蓝缕30年，奠定了华中师范大学物理学科的基础。物理科学与技术学院的物理学专业是国家高等学校特色专业、湖北省高校本科品牌专业，是国家理科（物理学）基础科学研究和教学人才培养基地。学院以建设“国内一流，国际知名学院”为目标，注重加强课程建设与教学改革，大力促进人才培养模式的创新。华中师范大学物理科学与技术学院学校一直非常重视本科生的物理实验教学，鼓励教师拓展实验内容，开发新的实验项目。物理实验中心副主任吴青林老师了解到我们金刚石量子计算教学机设备后，就积极与我们进行联系。国仪量子也依据专业技能及经验积极配合华中师范大学物理科学与技术学院做好课程开设相关工作，并基于其发展特色课程定位提供了定制服务。培训&开课现场华中师范大学物理科学与技术学院将基于金刚石量子计算教学机的实验课程命名为《量子信息技术基础》，目前国仪量子已完成对授课老师的开课前培训，将会在本学期面向第四学年第一学期的物理学专业学生开课，该课程作为四级实验开设在大学物理实验中心，课程设计为16个学时，计1学分。实验课程本学期一经推出就受到学生的热情关注，同学们普遍表示通过教学机生动形象的实验课程学习，让他们更加深入理解了量子力学的相关知识，课程的开设得到了学校师生的一致好评。04金刚石量子计算教学机简述金刚石量子计算教学机是国仪量子为了更好地促进量子力学和量子计算相关的教学，推出的全球首款、面向大众的基于金刚石中NV色心，以自旋磁共振为原理的设备，通过控制光、电、磁等基本物理量，实现对NV色心发光缺陷的自旋进行量子操控和读出，从而实现量子计算等功能的教学仪器。该仪器可以在室温大气下运行，无需低温真空环境，使得设备有着几乎为零的运行成本，桌面型的设计让它能适应各种不同的教学环境，无论是课堂还是实验室，都能轻松进行量子力学和量子计算实验教学。不仅如此，金刚石量子计算教学机丰富的硬件模块支持学生动手搭建和调试，多功能的软件支持支持自定义脉冲序列编写。国仪量子金刚石量子计算教学机金刚石量子计算教学机可以帮助和促进高校、科研机构在开设、优化大学物理实验课、近代物理实验课、量子信息科学专业课程的相关工作，方便教师展示教学，激发学生的兴趣和想象力，提高学科水平和教学质量。基于金刚石量子计算教学机，国仪量子可以提供包括实验室建设、教学讲义、教学视频、教学课件、示范课培训等量子计算教学相关的整体配套解决方案定制服务，让学校和老师们更轻松的开设相关实验课程。此外，近期国仪经申报获批了四大类总计50项教育部高教司发布的2020年第一批产学合作协同育人项目，欢迎对入选项目感兴趣的申报高校积极与我们联系。华中师范大学量子计算实验课程的顺利开启对国内高校探索量子教育发展与应用具有十分积极的影响，对华中师范大学在量子教育的发展创新也都有重要的意义，未来，国仪量子也将与包括华中师范大学在内的国内各大高校院所共同努力、砥砺前行，为量子技术人才的培养与教育、为中国高科技的发展与创新、为量子技术科学强国做出更多贡献！

南京大学物理学院依托于国仪量子研发的金刚石量子计算教学机实验课程10月17日正式开课1教学机开课南大校徽为了推进量子力学学科建设，完善和创新学科教学内容、教学方法、教学手段，实现量子力学的基础教学以及量子技术人才的教育与培养，南京大学本学期正式开设了与量子理论教育紧密结合的依托于金刚石量子计算教学机的实验课程。实验课程现场该实验课程内容丰富，涵盖了众多量子力学的基础理论与经典实验，课程内容包括有：连续波实验、拉比振荡实验、T2实验、回波实验、DJ算法实验以及自由实验等。近十多年来量子信息处理成为快速发展的新兴研究领域，如何为量子计算的未来储备人才，引起物理界和教育界的特别关注，与此同时各国政府也在积极推出政策支持量子技术的研究与教育。2第二次量子革命2014年，英国《自然》杂志吹响“第二次量子革命”的号角。以量子信息技术为代表的量子调控，是量子力学的最新发展，其带来了“第二次量子革命”。人类对量子世界的探索已从单纯“探测时代”走向主动“调控时代”，成为解决人类对能源、环境、信息等需求的重要新手段、新技术。2018年9月，美国发布了量子信息发展国家战略书，特别强调了量子技术和量子科技在国家战略中的重要性。欧盟从2018年开始，投入10亿欧元实施“量子旗舰”计划。牛津大学英国早在2014年就发布了量子科技发展蓝图并在牛津大学等高校建立量子研究中心，投入约2.5亿美元培养人才。我国也在《“十三五”国家科技创新规划》中强调了量子技术发展的重要性，量子通信与量子计算被列为“十三五”科技规划100项重大技术与工程项目的前三位。3国内外现状谷歌量子技术团队近日中外媒体纷纷报道，谷歌公司在一篇论文中宣称已成功演示“量子霸权”，其研发的量子系统只用了约200秒就完成了经典计算机大约需要1万年才能完成的计算任务，这一划时代的技术进展是量子计算研究也是量子技术应用的一个重要里程碑。谷歌已率先宣称实现“量子霸权”，IBM亦成功研制50多比特的量子计算机原型，虽然技术离真正付诸实用都还尚需时日，但美国已经在考虑对量子计算等技术领域设置出口禁令，我们不禁要问中国如何在未来的量子技术应用领域不被外国“卡脖子”并实现领先？各大公司布局量子技术近年来，一方面国内各大高校、科研院所不断加大科研投入，华为、腾讯、阿里巴巴等公司也在布局量子技术应用相关平台，另一方面随着量子科研的不断深入，各大高校的量子教育也在加大投入与创新，这其中，有百年历史的南京大学物理学院是国内最早依托金刚石量子计算教学机对量子力学和量子计算进行创新实验教学和探索的高等院校之一。4量子教育现阶段，与量子技术快速发展不相适应的是，我国量子技术从业人员严重缺乏，工程技术人员对量子技术的理解不够深入、实操能力不足，这些已成为限制该技术发展和应用的严重瓶颈。量子力学大师普朗克物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。——普朗克人才的匮乏源于教育的缺失，更源于教育方式的桎梏，虽然目前很多高校开设了量子力学相关课程，但是现有的课程和教材从思维模式和体系结构上，大多侧重讲述物理原理和基础方案的验证性实验，缺乏类似工科专业教学的案例、教材和实验资源。量子力学的教育，离不开量子理论和实验的紧密结合。推进量子力学学科建设，完善和创新学科教学内容、教学方法、教学手段，不仅符合我国建设量子技术强国的国家需求，还能解决高校量子技术相关应用型人才培养的实际问题。作为我国高等院校中创立最早的物理学科之一的南京大学走在了这方面国内的最前沿，2019年10月17日依托于国仪量子金刚石量子计算教学机的实验课程在南京大学物理学院正式开课。5南京大学物理学院南京大学物理学院是国家物理学基础学科人才培养基地，大学物理教学实验中心是国家物理学基础学科人才培养基地和国家物理实验教学示范中心。物理学院的“物理学”博士后流动站是全国最优秀博士后流动站之一。百年南大南京大学物理学科创立于1915年的南京高等师范学校（物理学系建立于1920年），是我国高等院校中创立最早的物理学科之一。百年来，南京大学物理学院追求卓越，名家辈出，为我国物理学发展作出了重要贡献，成为我国最有影响的物理学科之一。在南京大学学习和工作过的老一辈物理学家有吴有训、严济慈、赵忠尧、施汝为、陆学善、余瑞璜、吴健雄、朱光亚、程开甲、杨澄中、魏荣爵、汤定元、冯康等数十位中科院和工程院院士。6单电子固态量子计算实验南京大学物理学院的金刚石量子计算教学机实验课程命名为《单电子固态量子计算实验》，由黄璞老师和孔煕老师授课，课程自10月17号正式开课，每周四周五下午和晚上上课。一周共4批次课程，每次4个课时，一人上两次共8课时完成实验课程。实验课程本学期一经推出就受到学生的热情关注，共有120多人成功选修该课程。实验课程剪影物理学院的同学普遍表示通过教学机生动形象的实验课程学习，让他们更加深入理解了量子力学的相关知识，课程的开设得到了学校师生的一致好评。7金刚石量子计算教学机金刚石量子计算教学机是国仪量子为了更好地促进量子力学和量子计算相关的教学，推出的全球首款、面向大众的基于金刚石中NV色心，以自旋磁共振为原理的设备，通过控制光、电、磁等基本物理量，实现对NV色心发光缺陷的自旋进行量子操控和读出，从而实现量子计算等功能的教学仪器。教学机功能丰富金刚石量子计算教学机可以帮助和促进高校、科研机构在开设、优化大学物理实验课、近代物理实验课、量子信息科学专业课程的相关工作，方便教师展示教学，激发学生的兴趣和想象力，提高学科水平和教学质量。基于金刚石量子计算教学机，国仪量子可以提供包括实验室建设、教学讲义、教学视频、教学课件、示范课培训等量子计算教学相关的整体配套解决方案，让学校和老师们更轻松的开设相关实验课程。在近日谷歌宣称实现“量子霸权”的背景下，南京大学金刚石量子计算教学机实验课程的顺利开课对我国探索量子技术发展与应用具有十分积极的影响，对国仪量子在量子领域的深入研发、对南京大学在量子教育的发展创新也都有重要的意义，未来，国仪量子也将与包括南京大学在内的国内各大高校院所共同努力、砥砺前行，为量子技术人才的培养与教育、为中国高科技的发展与创新、为量子技术科学强国做出更多贡献！

6月13日，“量子计算用国产极低温稀释制冷机项目”在合肥高新区正式签约，并入驻量子信息未来产业科技园。安徽省科技厅推进发展处处长殷黎莉，安徽大学资产经营有限公司党委副书记、总经理张彤，安徽大学校地合作办副主任刘泉，合肥市科技局党组成员、副局长谢成军，合肥高新区党工委委员、管委会副主任吕长富，合肥市科创集团、高新区科技局、财政局等有关领导出席签约仪式并见证签约。“量子计算用极低温稀释制冷机”由安徽大学物质科学与信息技术研究院单磊教授、王绍良研究员团队自主研发，是一种能够提供接近绝对零度低温环境的高端科研仪器，是现代量子科学研究与量子技术发展的关键核心设备之一。项目基于量子计算对稀释制冷机的无液氦、极低温、大冷量、大空间、高稳定性的技术需求，解决了量子计算等领域极低温稀释制冷机完全依赖进口的难题，为相关科研及产业领域提供了替代进口的极低温稀释制冷技术。极低温稀释制冷机在产业化后，将广泛应用于量子计算、凝聚态物理、天文观测等领域。安徽大学研究员、合肥知冷低温科技有限公司董事长王绍良表示，项目是合肥“以投带引”的成功案例，在合肥市科技创新集团的支持下，项目公司将拿到第一笔种子基金，打通落地转化的最初一公里。“合肥高新区量子产业链完备，创新创业生态健全，高效、贴心的服务赢得了团队的一致肯定。”王绍良表示，下一步，公司将扎根合肥高新区发展，加大科研投入，力争做到国内第一，世界领先。殷黎莉高度肯定了合肥高新区在量子信息未来产业园建设取得的成绩，她表示，省科技厅将会同合肥市大力支持量子信息未来产业园建设，支持开展量子领域关键核心技术攻关和科技成果应用转化，在提升创新平台能级、培育壮大科技企业、引育科技人才队伍、科技体制改革攻坚等方面持续发力，助力合肥高新区建设极具活力、引领未来、享誉世界的“量子中心”和创新之谷，争创国家未来产业培育发展的探路先锋。谢成军强调，市科技局将调动所有能调动的资源，凝聚所有能凝聚的力量，全力支持高新区创新发展，在创新支持、成果转化、试点工程、场景建设方面给予量子企业政策支持。近年来，合肥高新区充分认识量子科技发展的重要性和紧迫性，把量子信息未来产业科技园建设作为“科大硅谷”建设和世界领先一流高科技园区建设的“一号工程”，加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好“先手棋”。在省市政府关心指导下，合肥高新区于2022年11月28日获批量子信息未来产业科技园建设试点培育单位，这是全国唯一一个正式批复的量子信息未来产业科技园。截至目前，量子信息未来产业科技园已集聚上下游产业链企业53家，量子企业总数约占全国量子企业总数的三分之一。量子信息“关键核心技术环”在国内已经具备领先优势。量子计算方面，高新区是全国唯一一个已销售超导量子计算机整机的地区，并诞生全国第一个量子计算机操作系统和第一条量子芯片生产线；量子通信方面，高新区诞生了全国首个上市的量子科技企业，正在建设全国第二个量子通信城域网；在量子测量方面，高新区企业开发出全球首台量子钻石原子力显微镜，并获批全国首批计量文化和科普资源创新基地。吕长富表示，下一步，合肥高新区将抓好抓实量子信息未来产业科技园专班工作，在项目服务、品牌宣传、产业生态培育等方面做专做细，在量子科技产品应用场景上再下一步“先手棋”，在培育全国龙头量子企业上再下一步“先手棋”，在合肥未来持续高质量发展上再下一步“量子先手棋”。

近日，国仪量子金刚石量子计算教学机全球出货突破100台，走进海内外近百家单位，覆盖大学物理实验教学和中小学创新教育等多种应用场景。全球布局量子人才培养计划量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新，将引领新一轮科技革命和产业变革方向。技术创新关键在人才，世界各国在布局量子信息产业时都将量子科技人才培养放到重要位置。2018年12月，美国通过《国家量子倡议》法案，开启量子领域的“登月计划”，国家科学基金会获资2.5亿美元，支持量子科技人才建设。欧盟从2018年开始，投入10亿欧元实施“量子旗舰”计划，总计划在学术界和工业界涉及超过5000名欧洲研究人员。英国在牛津大学等高校建立量子研究中心，投入约2.5亿美元培养人才。我国加大量子人才培养力度在2020年10月16日中央政治局第二十四次集体学习中，习近平总书记就量子科技研究和应用前景强调：要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性，加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好先手棋。指出要加快量子科技领域人才培养力度，加快培养一批量子科技领域的高精尖人才，建立适应量子科技发展的专门培养计划。金刚石量子计算实验装置“圈粉”全球作为国内首家入选教育部“产学合作 协同育人”项目的量子科技企业和量子信息实验教学整体解决方案提供方，国仪量子一直致力于将量子科技研究成果产品化。其中，在室温条件下运行的金刚石量子计算实验装置，可以让学生亲身体验量子操控、量子算法，有效促进了量子技术工程师和交叉应用型人才的培养，已与南京大学、复旦大学、上海交通大学、中国科学技术大学等高校合作，开设实验课程并取得良好效果。2020年12月，江苏省锡山高级中学正式开课，这是量子计算首次进入中国中小学课堂，将助力量子科技人才梯队储备的形成。此外，该实验装置在美国纽约州立大学石溪分校、澳大利亚昆士兰大学等海外单位的交付，让中国量子科技闪耀国际舞台。国仪量子金刚石量子计算教学机的“从零到一”和“从一到百”，是我国量子科技发展突飞猛进的一个缩影。在多国竞逐量子信息技术的规模化应用和我国加快实现科技自立自强的进程中，更多量子科技创新成果将“从百到万”，赋能千行百业。

近日，中科院大连化学物理研究所研究员吴凯丰团队等在胶体量子点超快光物理研究中取得新进展。团队观测到CsPbI3钙钛矿量子点中激子精细结构裂分导致的系综量子拍频，并提出了一种通过温度诱导晶格畸变进而调控裂分能的新机制。相关成果发表于《自然—材料》。在半导体量子点中，形貌或晶格对称破缺导致的电子—空穴各向异性交换作用使激子能级发生精细结构裂分（FSS）。FSS亮激子态可用于量子态相干操控或偏振纠缠光子对发射，观测和调控FSS对这些应用至关重要。由于FSS能量对量子点的尺寸、形貌非常敏感，通常需要在液氦温度下测定单个或少数量子点的发射谱来测定FSS。因此，在系综水平观测FSS极具挑战，尤其是定量调控FSS尚未有报道。本工作中，研究团队利用圆偏振飞秒瞬态吸收光谱（即瞬态圆二色谱），在液氮到室温区间测定了溶液合成、成本低廉的CsPbI3钙钛矿量子点系综的亮激子FSS。研究发现，FSS能量可通过量子点尺寸进行调控，在液氮温度下最高可达1.6meV。更有趣的是，同一样品的FSS能量展现出强烈的温度依赖性，温度越低，裂分越大，这在以往的外延生长或胶体量子点体系都未有观测到。通过变温的晶格结构表征，结合美国能源部能源前沿研究中心Peter Sercel博士的有效质量模型理论计算，研究团队发现这种温度依赖的FSS源于CsPbI3钙钛矿高度动态的晶格结构：降温能加剧Pb-I八面体扭曲，降低晶格对称性，进而增大FSS。此外，这些晶格扭曲的正交相量子点却仍然拥有准立方相晶面，该特性使亮激子之间产生避免交叉的精细结构能量间隙，实验上观测到的系综层面量子拍频正是对应于该能量间隙。该工作精准测定了胶体量子点系综的亮激子精细结构裂分，提出了通过温度诱导CsPbI3量子点晶格畸变进而调控亮激子裂分能的新原理，展示了其在量子信息科学领域的重要应用潜力。文章链接：https://doi.org/10.1038/s41563-022-01349-4

近日，安徽省经济和信息化厅公布了国家级专精特新“小巨人”企业的评审结果，国仪量子（合肥）技术有限公司凭借在量子精密测量与高端科学仪器领域优异的综合实力成功入选。图片来源：安徽省经济和信息化厅国家级专精特新“小巨人”企业是专注于细分市场、创新能力强、市场占有率高、掌握关键核心技术、质量效益优的排头兵企业，对中国经济的转型升级有着不可替代的战略价值。CIQTEK秉承初心，为国造仪国仪量子成立6年多来，专注于以量子精密测量、量子计算等为代表的高端科学仪器的研发、生产和销售，有力推动了量子传感、电子顺磁共振波谱仪、扫描电子显微镜、气体吸附分析仪、微弱信号检测、量子物理教学设备等国产高端科学仪器的发展。公司依托中国科学技术大学等高校与科研院所，密切合作、协同攻关，设立了安徽省博士后科研工作站、安徽省企业技术中心、安徽省工程研究中心、合肥市技术创新中心等多个创新平台，综合科技创新水平跻身国内第一梯队，为地区科技创新和高质量发展做出了重要贡献。CIQTEK量子科技，产业赋能近年来，安徽省不断健全完善“专精特新”中小企业梯度培育体系，通过减税降费、加大扶持力度等一系列政策，使一批专注实业、掌握“独门绝技”的“专精特新”企业茁壮成长。国仪量子紧跟政策“指挥棒”，按照“专精特新企业→专精特新冠军企业→国家级小巨人企业”的成长路径稳步前行。此次入选国家专精特新“小巨人”企业培育名单，是对国仪量子综合实力的肯定和认可。未来，国仪量子将充分发挥专精特新“小巨人”企业的引领示范作用，以专业化为基础，以精细化为驱动，以多元化为引领，积极推动行业应用，打造产品矩阵，持续提升技术、产品、服务和解决方案等核心竞争力，用量子精密测量为核心的先进测量技术作为引擎，赋能产业协同发展。

作者：吴长锋 来源：科技日报3月26日，安徽大学物质科学与信息技术研究院单磊教授、王绍良研究员团队自主研发的“量子计算用国产极低温稀释制冷机”项目，顺利通过鉴定委员会鉴定。专家认为，研制的极低温稀释制冷机满足量子计算需求，连续稳定运行的最低温度为8.5mK，项目创造了已公开报道的连续运行最低温度和制冷量两项国内纪录。安徽大学供图“量子计算用国产极低温稀释制冷机”是一种能够提供接近绝对零度低温环境的高端科研仪器，是现代量子科学研究与量子技术发展的关键核心设备之一。由领域内知名专家组成的鉴定委员会听取了项目工作汇报，审阅了技术报告和相关技术资料，考察了实验现场，查看了系统运行状况；经质询、答疑和讨论，一致认为：针对无液氦、极低温、大冷量、大空间、高稳定性等量子计算需求，单磊教授、王绍良研究员团队成功研制出无液氦型量子计算用极低温稀释制冷机，连续循环运行最低温度达到8.5mK。相关成果增强了我国相关基础科学和技术领域的原始创新能力，进一步解决了大摩尔流量条件下极低温流体热交换效率低的技术难题，研发出具有超大比表面积的极低温高效换热部件，同时实现了相关核心部件的完全自主研发，扭转核心技术“卡脖子”的被动局面。据悉，去年12月31日，这台机器已经获得在100毫K具有435微瓦和120毫K具有671微瓦的制冷量，达到国际主流产品的水平，满足量子计算的温度和冷量需求。

近日，教育部发布《未来技术学院建设指南（试行）》，聚焦未来革命性、颠覆性技术人才需求，推动整体实力强、专业学科综合优势明显的高校，建设一批未来技术学院。《指南》中在建设任务部分特别指出了，要重视学生的全面成长，强化阅读量和阅读能力考查，丰富学生知识领域；强化现代信息技术与教育教学深度融合，探索混合现实、量子计算等新技术、新工具、新标准在教学中的深度应用。谷歌量子计算技术团队（图1）2020年多个发达国家纷纷发布量子技术发展战略，将量子科学人才培养作为重点发展方向。例如，2020年3月美国白宫开始启动中小学量子教育计划；日本今年也推出了量子技术研发战略，其用于量子技术研发的政府预算较去年翻了一番，还召集了国内多领域专家就确保和培养相关人才制定时间表，同时还编制了相关教材和教学计划。 金刚石量子计算教学机（图2）国仪量子于2019年发布的金刚石量子计算教学机可以为我国量子技术人才培育以及未来技术学院建设提供助力。该款教学产品是基于金刚石中NV色心，以自旋磁共振为原理的仪器，通过控制光、电、磁等基本物理量，实现对NV色心发光缺陷的自旋进行量子操控和读出，从而实现量子计算等功能的全球首款面向大众的量子计算教学仪器。实验操作现场（图3）金刚石量子计算教学机是一款能够在室温大气条件下运行的真实可感知的量子计算教学机，无需低温真空环境使得设备有着几乎为零的运行成本，桌面型的设计让它能适应各种不同的教学环境，无论是课堂还是实验室，都能轻松进行量子力学与量子计算的实验教学。实验软件界面（图4）该产品具备可用于通用量子计算的两比特，可以进行量子比特演示、量子逻辑门操作、量子叠加态演化和经典量子算法演示。学生可以操作体验量子操控、量子算法，可以通过改变参数，观察量子系统的反应，从而直观形象的了解量子系统。基于该产品，国仪量子还设计并推出了“量子计算实验课堂整体解决方案”，整体解决方案中包括实验室建设方案、讲义、视频、课件和师资培训等。协助学校探索人才培养模式，帮助教师们构建完整全面的教学体系，提供全方位、全过程的辅助教学。深圳大学实验课程现场（图5） 目前该款产品已成功交付至多个国内高校，其中2019年10月和11月在深圳大学和南京大学已经分别成功开设基于金刚石量子计算教学机的量子计算实验课程。学生们普遍反馈通过这款教学机生动形象的实验课程学习，让他们更加深入理解了量子力学和量子计算的相关基础知识，课程的开设得到了学校师生的一致好评。依照新政策要求，这些基于金刚石量子计算教学机开设量子计算实验课程的高校已然在未来技术学院建设上领先一步。未来，国仪量子也将与包括南京大学、深圳大学等在内的国内各大高校院所共同努力、砥砺前行，为量子技术人才的培养与教育、为中国高科技的发展与创新、为量子技术科学强国做出更多贡献！注：部分信息及图片来源于网络，图2、3为2020年换代更新后的金刚石量子计算教学机

中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子存储和量子中继领域取得重大进展。该团队李传锋、周宗权研究组利用固态量子存储器和外置纠缠光源，首次实现两个吸收型量子存储器之间的可预报量子纠缠，演示了多模式量子中继。该成果6月2日23点在线发表在国际著名学术期刊《自然》上。图1 基于吸收型量子存储器实现量子中继的原理示意图由于单光子在光纤传输中的指数级损耗问题，量子态在光纤中传输的距离被限制在百公里量级。为了建立起全国乃至全球的量子网络，需要采用量子中继方案。其基本思路是把长程纠缠传输的任务分解为多段短距离的基本链路，在基本链路上建立量子存储器之间的可预报纠缠，然后利用纠缠交换技术把量子纠缠扩展至目标距离。国际上已有的量子中继基本链路均基于发射型量子存储器构建，其纠缠光子是由存储器本身发射出来的。这种架构难以同时支持确定性光子发射和多模式复用存储，从根本上限制了纠缠分发的速率。理论研究表明，基于吸收型量子存储器的量子中继架构可以解决这一问题。这一架构把量子存储器和量子光源分离开来，故能同时兼容确定性光子源和多模式复用，是目前理论上通信速率最优的量子中继方案。李传锋、周宗权研究组长期从事基于稀土离子掺杂晶体的固态量子存储器的研究，近十年不断提升固态量子存储的性能指标以满足量子中继的技术需求，包括使存储保真度达99.9%、模式数达100个、光存储寿命达1小时等。在本实验中，研究组基于参量下转换技术制备了两套纠缠光源，并基于独创的“三明治”结构制备了两套固态量子存储器。每对纠缠光子中的一个光子被三明治型量子存储器所存储，而每对纠缠光子中的另一个光子被同时传输至中间站点进行贝尔态检验。一次成功的贝尔态检验会完成一次成功的纠缠交换操作，使得两个空间分离3.5米的固态量子存储器之间建立起量子纠缠，尽管这两个存储器没有发生任何直接的相互作用。量子中继基本链路的演示实验中实现了4个时间模式的复用，使得纠缠分发的速率提升了4倍，实测的纠缠保真度达到了80.4%。该工作证实了基于吸收型量子存储构建量子中继的可行性，并首次展现了多模式复用在量子中继中的加速作用。该成果为量子中继的发展研究开创了一个可行的方向，为实用化高速量子网络的构建打下基础。审稿人对该工作给予了高度评价：“The present work focuses on the ensemble approach, which has a number of advantages in the context of quantum repeater applications, multiplexing for instance（这个实验采用系综存储器，在量子中继应用中具有一系列的优势，比如多模式复用）”；“the demonstration is a very straight forward and clean demonstration of the quantum repeater elementary link… it is a significant accomplishment that will form the basis for further research（这个实验是对量子中继器基本链路的一个非常直接和清晰的演示，… … 这是一项重要的成就，将为接下来的研究奠定基础）”；“such is a major accomplishment towards realizing long-distance quantum networks on land（这是在地面上实现远距离量子网络的一项重大成就）”。中科院量子信息重点实验室的博士后刘肖和博士研究生胡军为该论文的共同第一作者。该工作得到了科技部、国家自然科学基金委、安徽省以及中国科学院的资助。周宗权得到中科院青年创新促进会的资助。论文链接： https://www.nature.com/articles/s41586-021-03505-3 图2 实验装置图（中科院量子信息重点实验室、中科院量子信息和量子科技创新研究院、科研部）

中国科学技术大学郭光灿院士团队在硅基半导体自旋量子比特操控研究中取得重要进展。该团队郭国平教授、李海欧研究员与中科院物理所张建军研究员等人，和美国、澳大利亚的研究人员及本源量子计算公司合作，实现了硅基自旋量子比特的超快操控，其自旋翻转速率超过540MHz，是目前国际上已报道的最高值。研究成果以“Ultrafast coherent control of a hole spin qubit in a germanium quantum dot”为题，于1月11日在线发表在国际知名期刊《自然⋅通讯》上。硅基半导体自旋量子比特以其长量子退相干时间和高操控保真度，以及其与现代半导体工艺技术兼容的高可扩展性，成为量子计算研究的核心方向之一。高操控保真度要求比特在拥有较长的量子退相干时间的同时具备更快的操控速率。传统方案利用电子自旋共振方式实现自旋比特翻转，这种方式的比特操控速率较慢。研究人员发现，利用电偶极自旋共振可以实现更快速率的自旋比特操控。电偶极自旋共振的一种方案是通过嵌入器件中的微磁体结构所产生的“人造自旋轨道耦合”来实现，但这会使自旋量子比特感受到更强的电荷噪声，从而降低自旋量子比特的退相干时间，同时降低自旋量子比特阵列的平均操控保真度，阻碍硅基自旋量子比特单元的二维扩展。另一种有效方案是使用材料中天然存在的自旋轨道耦合进行自旋量子比特操控。硅基锗量子点中的空穴载流子处于P轨道态，因而天然具有较强的本征自旋轨道耦合效应和较弱的超精细相互作用。利用电偶极自旋共振技术，仅通过单个交变电场即可实现对空穴自旋量子比特的全电学控制，大大简化了量子比特的制备工艺，有利于实现硅基自旋量子比特单元的二维扩展。鉴于此，近几年硅基锗空穴体系中的自旋轨道耦合研究和实现超快自旋量子比特操控成为该领域关注的热点。自旋轨道耦合场的方向会影响自旋比特操控速率及比特初始化与读取的保真度。因此，测量并确定自旋轨道耦合场的方向是实现高保真度自旋量子比特的首要任务。研究组在2021年首次在硅基锗量子线空穴量子点中实现了朗道g因子张量和自旋轨道耦合场方向的测量与调控[NanoLetters21, 3835-3842 (2021)]。在此基础上，李海欧等人进一步优化器件性能，在耦合强度高度可调的双量子点中完成了自旋量子比特的泡利自旋阻塞读取，观测到了多能级的电偶极自旋共振谱。通过调节和选择共振谱中所展示的不同自旋翻转模式，实现了自旋翻转速率超过540MHz的自旋量子比特超快操控。研究人员通过建模分析，揭示了超快自旋量子比特操控速率的主要贡献来自于该体系的强自旋轨道耦合效应（超短的自旋轨道耦合长度）。研究结果表明硅基锗空穴自旋量子比特是实现全电控量子比特操控与扩展的重要候选体系，为实现硅基半导体量子计算奠定了重要研究基础。图1. (a)硅基锗量子线空穴双量子点和自旋比特操控示意图，(b)自旋比特翻转速率随微波功率增加而增加， (c)微波功率为9dBm时，自旋比特操控速率可达542MHz。中科院量子信息重点实验室博士后王柯和博士研究生徐刚（已毕业）为论文共同第一作者。中科院量子信息重点实验室郭国平教授、李海欧研究员和中科院物理所张建军研究员为论文共同通讯作者。该工作得到了科技部、国家基金委、中国科学院以及安徽省的资助。李海欧研究员得到了中国科学技术大学仲英青年学者项目的资助。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 15px " 4月16日，全球首款金刚石量子计算教学机在无锡发布。这是由我国自主开发出的面向大众的量子计算装置，颠覆性地突破了现有量子计算教育方式，可有效促进量子工程师和交叉应用型人才的培养。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 15px " 记者了解到，量子计算机是根据量子物理学来构建的计算机，能够完成当前的经典计算机无法解决的信息处理和存储任务。当前，国内外都在布局量子产业，也急需培养量子人才。然而，现有的量子计算机需要低温，且体积大，走向大众还有较远的距离，应用也受限制。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 15px " 由国仪量子（合肥）技术有限公司开发的首款金刚石量子计算教学机，外形方正，可以在常温大气下运行。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 15px " 无锡量子感知研究所相关专家介绍，金刚石量子计算教学机研发以基于NV色心的自旋磁共振为原理，通过控制光、电、磁等基本物理量，实现对钻石中氮-空位（NV色心）发光缺陷的自旋进行量子操控和读出，从而进行量子算法等量子计算基本功能的教学，可配合物理、电子工程、精密仪器等开设教学实验课程，可以进行量子比特演示、量子逻辑门操作、量子叠加态演化和经典量子算法演示。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em margin-top: 15px " 值得一提的是，基于该产品，研制团队还设计了“量子计算实验课堂整体解决方案”，包含实验室建设方案等，能够协助学校探索人才培养模式，帮助老师们构建完整全面的教学体系，提供讲义、视频、课件，进行师资培训等，提供全方位、全过程的辅助教学。 /p p br/ /p

因科技而兴、因创新而进，科创已成为合肥最大标识，激发了当地企业自主创新的强大动力。越来越多合肥企业站在时代风口，超前谋划一批未来项目，勇闯无人区。中国科学院聚变堆主机园区。王岩摄合肥的云飞路，被人们称为“量子大道”，全球首颗量子通信卫星“墨子号”、全球首颗微纳量子卫星、全球首台光量子计算机、全球首条量子保密通信网络“京沪干线”等，均诞生在这条街上。国仪量子、国盾量子、本源量子等40余家企业扎根于此，共同放飞“量子梦想”。“量子精密测量仪器是打开微观世界的一把钥匙。”10多年前，还在中科大少年班就读的贺羽，参加一场报告会时，被导师讲述的购买电子顺磁共振波谱仪却被“卡脖子”的经历震动。自此，贺羽心中种下了自主创新的种子。有核心技术才有未来。2016年，24岁的贺羽创立国仪量子（合肥）技术有限公司，致力于量子精密测量、量子计算等技术和高端科学仪器的研发和产业化。多年深耕，如今公司多项技术突破国际封锁，自主研发的国产商用脉冲式电子顺磁共振波谱仪，将市场价格拉低。“我们立志成为量子技术应用及科学仪器行业的全球领导者。”贺羽信心满满。科技竞争，比拼的不仅是爆发力，更是远见和耐力。合肥企业进军量子信息、城市安全、人工智能、空天信息等领域，并不是追求现阶段的经济回报，更希望能取得技术进步，抢占未来发展制高点。《经济日报》2022年9月13日 要闻

奥地利因斯布鲁克大学量子物理学研究团队已成功构建了一个用于电信网络标准波长的量子中继器节点，并将量子信息传输数十公里。这个功能齐全的网络节点是量子中继器的核心部分，由两个单一物质系统组成，能够以标准的光子产生纠缠电信网络的频率和纠缠交换操作。研究结果发表在新一期《物理评论快报》上。量子网络将量子处理器或量子传感器相互连接起来。在网络节点之间，量子信息由穿过光波导的光子交换。然而，在长距离上，光子丢失的可能性急剧增加。量子信息不能简单地被复制和放大，25年前，因斯布鲁克大学研究团队提供了量子中继器的蓝图。其拥有光物质纠缠源和存储器，以在独立的网络链路中产生纠缠，这些链路通过纠缠交换在它们之间连接，最终将纠缠分布在长距离上。新构建的中继器节点由光学谐振器内的离子阱中捕获的两个钙离子以及到电信波长的单光子转换组成。科学家们还展示了通过50公里长的光纤传输量子信息，而量子中继器恰好位于起点和终点之间的中间位置。研究人员还计算出这种设计的哪些改进是必要的，以使传输超过800公里成为可能，从而将因斯布鲁克和维也纳连接起来。

10月9日下午，2012年诺贝尔物理学奖揭晓。瑞典皇家科学院诺贝尔奖评审委员会将奖项授予给了量子光学领域的两位科学家——法国物理学家塞尔日阿罗什与美国物理学家戴维瓦恩兰，以奖励他们“提出了突破性的实验方法，使测量和操控单个量子系统成为可能”。 　　诺奖官方网站称，塞尔日阿罗什与戴维瓦恩兰两人分别发明并发展出的方法，让科学界得以在不影响粒子量子力学性质的情况下，对非常脆弱的单个粒子进行测量与操控。他们的方式，在此前一度被认为是不可能做到的。 　　而这就是诺贝尔物理学奖此次垂青于两位实验派物理学家的原因。 　　进入量子光学的神秘之门 　　本届物理奖的两位得主戴维瓦恩兰与塞尔日阿罗什是同年生人。 　　塞尔日阿罗什，1944年出生在摩洛哥卡萨布兰卡，1971年于法国巴黎的皮埃尔与玛丽居里大学取得博士学位，目前在法兰西学院和法国巴黎高等师范学院任教授。在拿到本届诺贝尔物理学奖前，他已被业内誉为腔量子电动力学的实验奠基人。 　　戴维瓦恩兰，1944年出生于美国威斯康星州密尔沃基，1970年于哈佛大学取得博士学位，目前作为研究团队带头人和研究员，就职于美国国家标准与技术研究院(NIST)与科罗拉多大学波德分校。瓦恩兰亦一直有着“离子阱量子计算实验奠基者”的头衔。 　　他们两人是量子物理实验派双杰。两人研究的范畴都属于量子光学，这一领域在上世纪80年代中期以后经历了长足发展，而他们的学术生涯一直在与单光子与离子打交道，研究光与物质在最基本层面上的相互作用。 　　曾经很长时间以来，实验派物理学家们想在一个微观层面上研究光与物质的相互作用，这完全是难以想象的事。因为，对于光或者其他物质的单个粒子而言，经典物理学已不适用，量子力学的法则在此时取而代之。但是单个粒子却很难从周围环境中被分离出来，并且，它一旦和周遭环境发生相互作用，便会立即丧失其神秘的量子特征。 　　如此让人束手无措的局面，使得很多量子力学理论所预言的怪异现象无法被科学家们直接观察到。于是长期以来，研究人员只能依靠那些法则已证明可能会影响到量子奇异特性的实验来进行观察研究。而这或许让实验派物理学家们感觉一直跟在理论的后边亦步亦趋。 　　真正改变实验物理学的人 　　扭转这一窘状的正是阿罗什与瓦恩兰，他们两人带领各自的研究小组，分别发展出理想的方法，用于测量并操控非常脆弱的量子态。 　　具体而言，两人所采用的方法既有共通特点亦各有精妙之处：瓦恩兰捕获带电原子(离子)，随后使用光(光子)对其进行操控和测量，这些离子被放置在超低温中，防止被外界“打扰”。该方法关键在于巧妙的使用激光束以及激光脉冲抑制了离子的热运动，离子因此进入特定的量子叠加态中——叠加态正是量子世界最神秘的特性——从而保持住了单个粒子的量子特征。 　　而阿罗什虽然同样使实验处于真空和超低温环境，却采用的是完全相反的手段：利用原子对光子进行操控和测量。他将两面特制的、反射能力极强的镜子组成空腔，捕获住光子并让其在空腔中停留0.1秒——这点儿时间已足够光子在消失前绕地球一圈——这时他再让里德伯原子(比一般原子大1000倍的巨大原子)穿过空腔，每次通过一个里德伯原子，原子离开时，会“告诉”他空腔里还有没有光子。 　　试着分别去操纵一个光子与离子，借以深入洞察一个微观的世界——原本仅仅是理论学派的领域，正是塞尔日阿罗什与戴维瓦恩兰的研究“打开了新时代量子物理学实验领域的大门”。现在，借助他们的新方式，实验物理学家们得以操控粒子或对粒子进行计数。 　　实验、应用、改变人们的生活 　　但阿罗什与瓦恩兰的成就并不止于此。 　　在公布本届物理奖获得者后，诺奖组委会还介绍了两人的成果在应用层面上的意义。据组委会称，阿罗什与瓦恩兰在他们的研究领域采取了突破性的方法，产生其中一个应用是将建立起一种新型的、基于量子物理学的超快计算机，这或将导致极其先进的通信和计算模式。换句话说，这是向着研制具有惊人运算速度的量子计算机迈出了第一个脚步。科学家预想，或许，就在本世纪，量子计算机会彻底改变我们每个人的日常生活——正如经典计算机在上个世纪曾彻底颠覆每个人的生活方式一样。 　　而阿罗什与瓦恩兰的研究产生的另一个应用是：“会带来一种非比寻常的精准时钟，并在未来成为一个新的计时标准。”这种超高精度钟表的精确度将比今天所使用的铯原子钟高出数百倍。此前，世界最精确的时钟曾经就是瓦恩兰就职的科罗拉多州国家标准与技术研究所制造的量子逻辑钟，它的误差约为每37亿年1秒。 　　阿罗什与瓦恩兰展示了如何在不破坏单个粒子的情况下对其进行直接观察的方法，但他们做到的却不只是在量子世界控制住粒子，其带给人们生活的改变，将远超今天目力所能够看得到的。 　　那么，荣摘诺奖桂冠又是否改变了科学家本人的生活呢?据英国广播公司(BBC)在线版消息称，塞尔日阿罗什本人仅仅提前了20分钟被组委会告知自己获奖的消息。 　　“我很幸运，”塞尔日阿罗什说，但他指的并不是自己得奖这回事，“(接到来电时)我正在一条街上，旁边就有个长椅，所以我第一时间就坐了下来。”他形容那一刻的心情，“当我看到是瑞典的来电区号，我意识到这是真实的，那种感觉，你知道，真是势不可挡。” 　　不过据诺奖官网的推特称，阿罗什接到获奖的确切消息后，打了个电话给自己的孩子，然后开了瓶香槟庆祝，再然后，他又回实验室工作去了。

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硅基光电子集成芯片以成熟稳定的CMOS工艺为基础，将传统光学系统所需的巨量功能器件高密度集成在同一芯片上，提升芯片的信息传输和处理能力，可广泛应用于超大数据中心、5G/6G、物联网、超级计算机、人工智能等新兴领域。硅(Si)材料发光效率低，因此将发光效率高的III-V族半导体材料如砷化镓(GaAs)外延在CMOS兼容Si基衬底上，并外延和制备激光器被公认为最优的片上光源方案。Si与GaAs材料间存在大的晶格失配、极性失配和热膨胀系数失配等问题，因而在与CMOS兼容的无偏角Si衬底上研制高性能硅基外延激光器需要解决一系列关键的科学与技术难点。 　　近期，中国科学院半导体研究所材料科学重点实验室杨涛与杨晓光研究团队，在硅基外延量子点激光器及其掺杂调控方面取得重要进展。该团队采用分子束外延技术，在缓冲层总厚度2700nm条件下，将硅基GaAs材料缺陷密度降低至106cm-2量级。科研人员采用叠层InAs/GaAs量子点结构作为有源区，并首次提出和将“p型调制掺杂+直接Si掺杂”的分域双掺杂调控技术应用于有源区，研制出可高温工作的低功耗片上光源。室温下，该器件连续输出功率超过70mW，阈值电流比同结构仅p型掺杂激光器降低30%。该器件最高连续工作温度超过115°C，为目前公开报道中与CMOS兼容的无偏角硅基直接外延激光器的最高值。上述成果为实现超低功耗、高温度稳定的高密度硅基光电子集成芯片提供了关键方案和核心光源。 　　6月1日，相关研究成果以Significantly enhanced performance of InAs/GaAs quantum dot lasers on Si(001) via spatially separated co-doping为题，发表在《光学快报》(Optics Express)上。国际半导体行业杂志Semiconductor Today以专栏形式报道并推荐了这一成果。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。图1.硅基外延量子点激光器结构示意及器件前腔面的扫描电子显微图像。图2.采用双掺杂调控的器件与参比器件在不同工作温度下的连续输出P-I曲线，插图为双掺杂调控激光器在115℃、175mA连续电流下的光谱。

2021年3月，新学期伊始，一堂特殊的实验绪论课上，国仪量子陈明博士给华东师范大学2018级全体同学带来了前沿研究专题报告——量子计算。近年来，量子科技发展突飞猛进，成为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域，加快发展量子科技，对促进高质量发展、保障国家安全具有非常重要的作用。华东师范大学物理实验教学中心的物理实验课程与时俱进，不断培优，在国仪量子的大力支持下，给同学们提供最新的量子科技相关实验项目。讲座由物理实验教学中心副主任尹亚玲老师主持与致辞，国仪量子陈明博士主讲。陈明博士从量子技术的发展历史讲起，介绍了第一次第二次量子革命对社会发展的影响，世界及我国目前的量子技术布局，量子计算在生物医疗、分子模拟、交通物流、金融等领域的重要应用，量子计算体系等内容，着重介绍了如何制造一台量子计算机，目前的研究阶段、面临的困难和发展方向等。华东师范大学近代物理实验教学团队积极创新授课形式，将前沿技术引入课程，邀请一线的科研人员，讲学生听得懂的前沿科普，将最近的研究领域和技术发展介绍给学生。基于金刚石量子计算教学机，国仪量子可以提供包括实验室建设、教学讲义、教学视频、教学课件、示范课培训等量子计算教学相关的整体配套解决方案定制服务，让学校和老师们更轻松地开设相关实验课程。类似的尝试最早始于菁英班物理实验五的绪论课，邀请超高真空技术领域的工程师为菁英班的同学们作报告。本学期的量子计算机讲座，经团队教师积极协调课程时间，将受益面扩大到所有大三下的学生。当天讲座中，约150名师生聆听报告,现场同学对量子技术研究的表现出极大兴趣。不少同学在讲座后主动留下来观看量子计算机实验演示，并与专家进行面对面的交流，还有同学表达了自己希望从事量子研究的意向。本次绪论讲座收获了同学们的好评，有效利用课堂时间，优化课程内容，“听得懂的前沿”为同学们拓展视野，更激发了同学们的学习兴趣。同时也帮助同学们近距离接触一线科研人员，拓宽同学们未来发展的选择范围，是一次很好的课程改革创新。下面隆重介绍一下本次实验教学的好助手——国仪量子金刚石量子计算教学机！金刚石量子计算教学机是国仪量子为了更好地促进量子力学和量子计算相关的教学，推出的全球首款、面向大众的基于金刚石中NV色心，以自旋磁共振为原理的设备，通过控制光、电、磁等基本物理量，实现对NV色心发光缺陷的自旋进行量子操控和读出，从而实现量子计算等功能的教学仪器。该仪器可以在室温大气下运行，无需低温真空环境，使得设备有着几乎为零的运行成本，桌面型的设计让它能适应各种不同的教学环境，无论是课堂还是实验室，都能轻松进行量子力学和量子计算实验教学。不仅如此，金刚石量子计算教学机丰富的硬件模块支持学生动手搭建和调试，多功能的软件支持自定义脉冲序列编写。金刚石量子计算教学机可以帮助和促进高校、科研机构在开设、优化大学物理实验课、近代物理实验课、量子信息科学专业课程的相关工作，方便教师展示教学，激发学生的兴趣和想象力，提高学科水平和教学质量。延伸阅读 了解更多赞！天津大学量子计算实验课圆满收官！金刚石量子计算教学机，助力高校推进量子信息学科建设

记者3日从安徽省量子计算工程研究中心获悉，中国首个专用于量子芯片生产的激光退火仪研制成功，该设备可解决量子芯片位数增加时的工艺不稳定因素，像“手术刀”一样精准剔除量子芯片中的“瑕疵”，增强量子芯片向多比特扩展时的性能，提升量子芯片的良品率。据安徽省量子计算工程研究中心副主任贾志龙介绍，该激光退火仪由合肥本源量子计算科技有限责任公司研发，设备可达到百纳米级超高定位精度，可对量子芯片中单个量子比特进行局域激光退火。激光退火仪拥有正向和负向两种激光退火方式，可定向控制修饰量子比特的频率参数，解决多比特扩展中比特频率拥挤的问题，助力量子芯片向多位数扩展，该设备目前已投入使用。量子比特位数是代表量子计算机能力水平的重要参数之一，量子比特位数越高，其计算能力越强。“量子芯片生产过程中，科研人员通过无损探针仪发现量子芯片的优劣，对于其中的‘坏品’‘次品’，再用激光退火仪改善其中‘不良’的部分，从而提高量子芯片的品质。”贾志龙说。贾志龙表示，量子芯片无损探针仪和量子芯片激光退火仪都属于量子芯片工业母机，前者是发现问题，后者是解决问题，通过两台机器相互配合，才能够生产出更高质量的量子芯片。本源量子团队技术起源于中科院量子信息重点实验室，该团队一直致力于超导与硅基半导体两条产线工艺的量子计算芯片的研发，先后研发出中国首个超导量子计算机本源悟源、中国首款量子计算机操作系统本源司南、中国首条量子芯片生产线等。

中国科大郭光灿院士团队在硅基半导体锗纳米线量子芯片研究中取得重要进展。该团队郭国平、李海欧等人与中科院物理所张建军和本源量子计算有限公司合作，首次在硅基锗空穴量子点中实现朗道g因子张量和自旋轨道耦合场方向的测量与调控，对于该体系更好地实现自旋量子比特操控及寻找马约拉纳费米子有着重要的指导意义。研究成果以“Anisotropicg-factor and Spin-Orbit Field in a Germanium Hut Wire Double Quantum Dot”为题，发表在5月12日出版的国际纳米器件物理知名期刊《Nano Letters》上。近年来对自旋轨道耦合的研究一直是半导体量子计算和拓扑量子计算研究的热点。半导体材料中的自旋轨道相互作用能够使粒子的自旋与轨道这两个自由度耦合在一起，该机制在实现自旋电子学器件、自旋量子比特操控及寻找马约拉纳费米子中起着举足轻重的作用。在半导体自旋量子比特操控研究中，现有的自旋量子比特的操控方式依赖于样品制备中集成的微波天线或微磁体这些可以产生人造调制磁场的结构，这使得量子比特大规模扩展时在可寻址和芯片结构制备方面受到制约。同时，微磁体结构会使自旋量子比特感受到更强的电荷噪声，导致自旋量子比特退相干时间的降低。因此，一种可行的解决方案是用材料中存在的自旋轨道耦合来实现全电学的自旋量子比特操控。具体对于一维硅基锗纳米线空穴量子点而言，由于空穴载流子体系中本身存在着很强的自旋轨道耦合，我们可以利用电偶极自旋共振技术，通过施加交变电场实现对自旋量子比特的全电学控制，大大简化了量子比特的制备工艺，有利于实现硅基量子计算自旋比特单元的二维扩展。在自旋轨道耦合的电偶极自旋共振操控方式下，比特的操控速率与自旋轨道耦合强度成正比，因此我们可以通过改变外加电场的方式来增强自旋轨道耦合强度从而实现更快的比特操控速率。除此之外，自旋轨道耦合场的方向也会影响自旋量子比特的操控速率以及比特初始化与读取的保真度，因此在利用自旋轨道耦合实现自旋量子比特操控时，确定和调控自旋轨道耦合场的方向显得尤为重要。图1. 硅基锗纳米线空穴双量子点中g因子张量及自旋轨道耦合场方向。李海欧、郭国平等人在制备的高质量的硅基锗空穴载流子双量子点中观察到了自旋阻塞效应，并在自旋阻塞区域测量了由自旋弛豫引起的漏电流大小随磁场大小及磁场方向的变化关系，通过理论分析，研究人员得到了该体系具有强各向异性的g因子张量，同时确定了自旋轨道耦合场的方向位于锗纳米线衬底面内并与锗纳米线方向成59°，说明体系中除了存在垂直于锗纳米线的Rashba自旋轨道耦合，还存在着沿着纳米线方向的可能是由界面不对称性引起的Dresselhaus自旋轨道耦合。我们可以通过改变纳米线的生长方向使得上述两种自旋轨道耦合方向相反大小相等，从而实现自旋轨道耦合的开关，当体系处于“sweet spot”（即自旋轨道耦合完全关闭）时，由自旋轨道耦合引起的退相干过程会大幅度地被抑制，自旋量子比特的退相干时间会得到有效地延长。这一发现对该体系在自旋量子比特制备与操控研究中，在保持超快比特操控速率的同时进一步延长比特的退相干时间提供了新的思路，为全电控规模化硅基自旋量子比特芯片研究奠定了物理基础。中科院量子信息重点实验室郭国平教授、李海欧研究员为论文共同通讯作者，中科院量子信息重点实验室博士生张庭、刘赫以及中科院物理研究所博士后高飞为论文共同第一作者。该工作得到了科技部、国家基金委、中国科学院、安徽省以及中国科学技术大学的资助。论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c00263

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如果基于量子点波长“滤波器”的原型机能够研制成功，将大大减小空间应用中使用的光谱仪的体积。　　目前，美国宇航局(NASA)和麻省理工学院(MIT)正在展开相关合作研究，计划将在立方星CubeSat上首次启用这套系统。　　小型化　　光谱仪作为探测设备，几乎搭载在所有的航天器上来完成空间任务。NASA希望采用量子点技术来改变现有光谱仪的构建以及集成方式，同时实现成本的大幅降低。　　此项目由NASA戈达德太空飞行中心Mahmooda Sultana以及麻省理工学院化学教授Moungi Bawendi领导的研究小组共同合作，由支持高风险技术研发的美国航天局创新中心基金资助。　　Bawendi教授的研究团队从20世纪90年代初便率先开始了量子点技术的研究，并开发了光伏、生物以及微流体方面的应用。同时，量子点技术也开始对消费电子产业产生重大影响，许多电视机厂商正着手采用新技术以提高LCD的显示质量。首席研究员Mahmooda Sultana　　Sultana教授表示，该方法能够实现天基及其他类型光谱仪的小型化和革命性的发展，尤其是那些应用于无人飞行器和小型卫星上的光谱仪。在给NASA的一份报告中，她表示“量子点技术确实可以简化仪器的集成。”　　最初，它可以以吸收光谱的形式工作，代替光学部件的传统结合方式。传统的光谱仪利用光栅、棱镜或干涉滤光片将光分成不同的波长，然后探测产生光谱，而量子点本身就可以实现对光的有效滤波。　　量子点对光的吸收或发射取决于它们的直径大小——尺寸越小，量子点吸收的光的波长也将越小——因此原理上，不同尺寸的量子点阵列可以实现相似光学装置的作用。虽然集成光学以及光电子器件的发展使得传统光谱仪已实现小型化，但它们仍然过大。　　Sultana解释说：“采用光栅或棱镜等传统光谱仪，光谱分辨率的增加会让分光仪器的光路相应变长，仪器的体积通常会较大。但在量子点光谱仪中，由于量子点可以根据尺寸和形状的不同像滤波片一样来吸收不同波长的光，仪器可以变得超紧凑。换句话说，量子点可以取代传统光谱仪中的光栅、棱镜以及干涉滤光片等光学元件的使用。”　　可调谐波长滤波器　　理论上，量子点光谱仪可以基于无限数量的不同尺寸的量子点来实现高分辨率。　　Sultana表示：“这样就可以产生一个持续可调的、独立的一组吸收滤波器，其中每个像素都是由特定尺寸、形状或成分的量子点组成。我们可以精确控制每个量子点的吸收，或者定制仪器，用高光谱分辨率来观察不同波段。”　　目前，Sultana正在开发论证一个对可见光敏感的20×20量子点阵列，用于对太阳光和极光进行成像。原理上，该技术可以扩展到更广的波长范围，从紫外光到中红外光，实现在地球科学、太阳物理学和行星科学等许多空间领域的潜在应用。　　NASA报告称，Sultana教授正在为立方体卫星应用开发一个概念仪器，同时麻省理工学院的博士生JasonYoo正在研究一项技术，合成不同前体化学品来创建量子点，并将它们打印到合适的承印物上。Sultana表示：“我们希望最终能将量子点直接打印到探测器像素上。”　　虽然该技术目前还处于开发的早期阶段，NASA研究人员也补充表示他们将努力尽快提高技术水平。Sultana表示，将会有几个太空科学任务从这项技术中受益。

日本东京大学科学家利用六方氮化硼二维层中的硼空位，首次完成了在纳米级排列量子传感器的精细任务，从而能够检测磁场中的极小变化，实现了高分辨率磁场成像。氮化硼是一种含有氮和硼原子的薄晶体材料。氮化硼晶格中人工产生的自旋缺陷适合作为传感器。研究团队在制作出一层薄的六角形氮化硼薄膜后，将其附着在目标金丝上，然后用高速氦离子束轰击薄膜，这样就弹出了硼原子，形成了100平方纳米的硼空位。每个光点包含许多原子大小的空位，它们的行为就像微小的磁针。光斑距离越近，传感器的空间分辨率就越好。当电流流经导线时，研究人员测量每个点的磁场，发现磁场的测量值与模拟值非常接近，这证明了高分辨率量子传感器的有效性。即使在室温下，研究人员也可检测到传感器在磁场存在的情况下自旋状态的变化，从而检测到局部磁场和电流。此外，氮化硼纳米薄膜只通过范德华力附着在物体上，这意味着量子传感器很容易附着在不同的材料上。高分辨率量子传感器在量子材料和电子设备研究中具有潜在用途。例如，传感器可帮助开发使用纳米磁性材料作为存储元件的硬盘。原子大小的量子传感器有助于科学家对人脑进行成像、精确定位、绘制地下环境图、检测构造变化和火山喷发。此次的纳米级量子传感器也将成为半导体、磁性材料和超导体应用的“潜力股”。(a)六方氮化硼中的硼空位缺陷。空位可充当用于磁场测量的原子大小的量子传感器，对磁场敏感，就像一个纳米“磁针”。(b)量子传感器纳米阵列的光致发光可反应磁场的变化。图片来源：东京大学研究团队