全球量子传感发展态势分析

以量子信息科学的重要分支——量子传感为研究对象,结合文献计量和典型调查法,探究量子传感领域的战略布局及研究方向.研究表明,量子传感近十年发展迅速,发文数量、研究人员数量均快速增加,研究热度持续攀升.宏观层面:美国、德国、中国、日本、英国等国家竞争激烈,美德英日等相继推出国家战略规划引导量子传感研发.中观层面:乌尔姆大学...     

量子信息领域的国家战略布局与研发态势分析

近年来,以量子计算、量子通信和量子测量为代表的量子信息领域持续活跃,已经成为基础研究探索、颠覆性技术创新以及未来产业变革的重要发展方向,因此明晰量子信息领域的发展态势,对于我国建设世界科技强国具有重要价值。本文首先介绍了量子信息领域的相关概念与研究现状,其次分析了美国、欧盟、英国、日本、中国的量子战略布局,最后结合论文与专利的多维度计量分析,展示了量子信息领域的研发态势。研究发现：当前量子信息领域正处于迅猛发展阶段,国际科技强国都高度重视在该领域的政策布局、资金投入、人才引育和国际合作等,其中美国最具优势;中国在量子通信及量子计算领域基本跻身核心位置,未来还需要加速实施量子信息领域战略部署、积极引聚育留量子信息科技人才、深度推进量子领域产学研协同创新等。     

基于室温单自旋磁共振技术的量子精密测量

实现深及单个量子系统的测量技术,能够揭示出在传统宏观测量中被系综统计所平均掉的独特的个体信息.金刚石中的氮–空位色心(NV色心)在室温下具有超长的相干时间,并可以通过光探测磁共振的方式进行单量子体系的操控和读出,已经成为实现量子精密测量和量子信息处理的重要平台.尤其在测磁学方面,朝向单分子成像的研究正在全力进行.本文回顾了基于NV色心的量子精密测量研究,介绍了其在测量磁场、电场、力学系统、温度等方面的相关进展,讨论了本领域今后可能的发展方向.     

基于半导体量子点的单光子源:原理、实现和前景

确定性和高度不可分辨的单光子源是实现线性光学量子计算和固态量子网络的重要前提条件.半导体自组装量子点,具有良好的稳定性,易于集成于高品质因子的纳米微腔中,可获得超高亮度的单光子源.同时量子点可以作为光子—自旋比特的接口,可扩展的量子网络的结点.近年来共振激发技术的发展以及微腔加工技术的进步大大地提高了半导体量子点单光子源的品质,而成熟的半导体技术为这种单光子源的实用化奠定了基础.本文首先介绍单光子源的产生原理、性质以及在量子信息量子计算等领域的应用,然后介绍基于半导体量子点单光子源的技术发展和微腔量子点的进展.最后,讨论量子点单光子源未来的发展趋势.     

量子系统科学的重要分支:量子控制论

本文针对量子通信和量子计算等量子信息学的发展趋势,全面阐述量子系统科学的重要研究方向——以研究微观世界系统量子态的控制问题的新兴边缘学科--量子控制论.文中先从量子信息论引出量子控制论,进而对量子控制的定义、特点、研究现状、研究内容进行了系统的阐述,并提出了一些新的研究思路。     

量子通信现状与展望

本文综述量子通信基本原理、方法、技术手段与应用.介绍量子保密通信基本协议和诱骗态方法,以及基于纠缠分发的量子通信,含基于纠缠光子对的量子保密通信、量子态隐性传输、纠缠光子对操控等.介绍量子通信的技术与应用现状并对未来发展方向做展望.     

国际量子计算战略布局比较分析

本文首先定性调研了美国、欧盟、英国、日本等主要国家和地区的量子计算相关战略与路线图,比较分析了各国/地区的代表性战略与路线图目标,以及获资项目的研发重点等。接着,总结各国/地区针对量子计算发展的政策措施特点,如:成立新机构以高度统筹研发活动与管理协调工作;建立研究中心并强调跨学科研究与长期基础研究支持;制定路线图目标与时限,持续监测进展并评估成效;培养面向未来的专业量子从业人员;推进国际合作,并重视国家安全维护等。最后,从制定国家量子计算技术战略、成立新机构以统筹管理和开展评估、培养跨学科的量子计算技术人才等多方面,为我国量子计算发展提出启示建议。     

精密测量中的量子极限

给定一个物理装置,对于一个物理可观察量能够得到的测量精度是什么?为了回答这一问题,本文以最近量子精密测量的发展为主线,量子参数估值方法为核心,介绍单粒子(线性耦合)体系和多粒子(非线性耦合)体系物理量测量精度的量子限制.作为例子,对光学量子精密测量中如何突破标准量子极限,甚至海森堡极限做了简明阐述.特别总结了非线性精密测量在突破海森堡极限方面的最新进展.最后,探讨了量子精密测量未来发展的可能趋势.     

编者按

正在量子理论和技术近百年的发展进程中,在对量子规律进行被动观测的基础上,对量子规律宏观体现这种"自上而下(top-down)"的应用,已使得人类在物质科学、信息科学和生命科学等领域获得了空前的发展,从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌,促进了物质文明的空前进步.     

中美量子计算研发现状对比分析及启示

量子计算在解决某些问题时的算力远超传统计算,兼具巨大的商业和军事应用潜力,是各国必争的战略领域.本文通过梳理和分析中美两国在量子计算领域的政策和研发现状来为我国推进量子计算发展提供参考.首先,分析了中美量子计算领域近期重要科技规划:美国重视战略部署和顶层设计,有效发挥国家战略科技力量优势;我国国家战略层面高度关注,科技...     

国际量子密码技术专利发展态势与热点分析

随着互联网信息技术日新月异的发展以及量子时代的不断迫近,各国对量子密码技术研究的重视程度越来越高.量子密码技术专利数据可以很好地反映一个国家在量子密码领域技术的进展和成果,揭示国家的科技实力和国防力量.本文对量子密码技术专利进行深入分析,以期全面揭示量子密码技术的研发现状、研发热点、技术布局及竞争格局等.研究结果表明,...     

国外典型量子产学研联盟案例研究及对中国的启示

作为当今世界科技的最前沿领域,量子科技的发展正在带来颠覆性和革命性的科学发现和科技发明,这无疑将推动人类社会实现跨越式发展。以美国、欧盟等为代表的世界发达国家和地区都在加大对量子科技的投入、加速研发进度,在这一进程中,产学研联盟成为很多国家和地区建设量子创新生态系统的战略性抓手。本文调研分析了美国量子经济发展联盟(Quantum Economic Development Consortium,QED-C)、欧盟量子旗舰社区两个在国际上具有代表性和重大影响力的产学研联盟和协同社区,从成员构成、组织结构、运行模式、使命、目标、愿景、关键举措等角度,系统研究和解析了其构建模式和协同特征。同时结合中国量子科技领域的联盟发展现状及问题,从整体性战略发展规划、开放式创新生态系统构建、主体泛化的联盟与社区培育、具备社群机制的科学教育与科学传播群体四个维度对量子科技的发展提出实效建议。     

量子点能带宽调控研究新进展

能带宽决定着量子点的光电性能,由于量子限域效应,量子点的能带宽可以随粒子大小的改变而改变.然而,通过改变粒子大小来调控量子点的能带宽仍然存在一系列问题,如极小尺寸量子点的不稳定性、大尺寸结构对量子点-生物分子结合体功能的影响等.因此,近年来开发新技术用于量子点的能带宽调控具有重要的实际意义.本文综述了量子点能带宽调控相关领域的最新研究进展,包括合金量子点、核壳量子点以及掺杂量子点等,并对其研究趋向及应用进行了展望.     

量子关联及其应用

量子关联是量子系统具有的一种重要的非经典性质,被普遍研究的量子纠缠就是量子信息处理中重要的量子关联.随着研究的深入,最近发现了很多不需要纠缠的非经典现象在量子信息中扮演了关键角色.文章介绍了基于量子失协及其相关的非经典量子关联,讨论了各种量子关联在量子信息模型中各种物理解释与应用.     

量子技术2.0热点迁移动向分析

<正>"量子技术2.0"作为一项新技术,可用于准确控制量子状态、进行量子纠缠和量子干涉等量子力学特性的测量、通信和信息处理等,代表性研发方向有量子传感器、量子通信、量子密码、量子计算机和量子模拟器等。目前,美国、欧洲和中国政府都在扩大对量子技术2.0的研发投资,日本从2018年12月开始,将其作为"推动创新的三大领域"之一。2019年4月9日,日本科学技术振兴机构(Japan Science and Technology Agency,J     

实用化光纤量子加密电话网络和高速数据传输系统——现场应用与安全管理

本文以如何应用量子通信技术满足现场应用和安全管理需求为出发点,以国内最近完成的一个在现场光纤网络上搭建的多节点量子加密电话网络和高速数据传输系统为实例,具体分析了为满足现场应用和安全管理的需求,实用化光纤量子通信系统所采用设计方案,并简单介绍了该系统实施和长期运行情况.该系统满足了重要事务对于不同应用形式及高安全等级通信的需求,并验证了实际应用环境下的可靠性和易用性,具有很好的代表性.本文也对量子通信系统应用于公共管理提出了建议.     

量子遥感的中远红外实验研究

首先介绍了量子遥感的概念和量子遥感与遥感的区别.然后概要阐述了中远红外在遥感和量子遥感中的应用、量子遥感中远红外实验过程及其结果,并对其进行详细的分析,最后得出三条实验结论.该实验为量子遥感基础研究提供了重要依据.     

量子技术对现代战争的影响

随着量子力学与信息技术的深度融合,世界各国高度关注新型量子技术的研究与发展,而量子技术的巨大优势同样引发了各国军事领域的广泛关注。本文重点分析了量子通信、量子计算、量子雷达技术对现代战争的影响及当前发展现状,并从作战理念、作战样式、武器装备发展等方面给出思考与启示。     

基于经典Goppa码的非对称量子稳定子码构造

自从Calderbank等人建立了从经典纠错码构造量子纠错码的CRSS构造法以来，人们利用经典纠错码构造了大量的性能良好的量子纠错码，称为量子稳定子码．最近的物理实验表明，大多数量子力学系统中发生量子比特翻转错误的概率远小于量子相位翻转错误的概率，针对这一情况所构造的纠错码称为非对称量子纠错码．本文分别基于嵌套包含Goppa码与对偶包含Goppa码构造了一系列新的非对称量子稳定子码．在基于嵌套包含Goppa码构造非对称量子码时，首先对Goppa码的选取做一定的限制．以便解析构造量子码．对于一般情况下的构造，则是借助于数学软件Matlab计算Goppa码对偶码的最小距离进行的．在基于对偶包含Goppa码的构造中，所构造量子码的纠错能力主要体现在纠正Z类型错误上．     

硅基光电子学研究进展与趋势

近年来硅基光电子材料和器件受到高度的重视.利用外延生长和键合技术成功研制出硅基应变赝衬底、GexSi1-x/Si量子阱、高密度锗量子点、硅基InGaAsP/Si异质结,这些进展为硅基光电子器件提供了坚实的材料基础.同CMOS工艺相结合,实现了硅量子点1.17 μm的受激发射,研制出硅基Raman激光器、1.55 μm混合型激光器、高灵敏度的Si/Ge探测器、谐振腔增强型的SiGe光电二极管、调制频率30 GHz的SOI CMOS光学调制器和16×16的SOI光开关阵列等.硅光电子学将在光通信、光计算等领域获得重要应用.本文综述了国内外硅基光电子材料和器件的进展、我们的研究结果和硅基光电子学的发展趋势.