东芝将量子系统缩小到半导体尺寸； 突破性证据为量子人工智能扫清了道路 | 全球量子科技与工业快讯第四十一期

科学家开发可以延长卫星寿命的方法以实现安全量子通信

在莫斯科国立科技大学的参与下，一个国际科学家小组开发了一个将地球轨道量子通信信道的单光子探测器的使用寿命延长十倍的技术。现实中在一定条件下的加热手段可以修复探测器硅基上的缺陷，这些缺陷是由于卫星受到空间辐射而造成的。因此通过降低使量子通信系统失效的“噪音”水平，可以延长卫星的使用寿命。该研究成果于近日发表在 EPJ Quantum Technology 上。

东芝将量子系统缩小到半导体尺寸

东芝欧洲公司近日宣布，已经开发出世界上首个基于芯片的量子密钥分配 (QKD) 系统。这一进步将使量子安全技术的大规模制造成为可能，并能够将其应用于更广泛的场景，包括物联网 (Internet of Things，IoT) 解决方案。

东芝现在已经开发出应用于 QKD 和 QRNG（量子随机数产生器）的光学电路压缩成微型半导体芯片的技术。它们不仅比光纤更小、更轻，而且耗电更少。而且也可以使用半导体行业中使用的标准技术在同一半导体晶圆上并行制造，从而允许它们以更大的数量制造。这些具体的研究细节已经发表在 Nature Photonics 杂志上。

突破性证据为量子人工智能扫清了道路

在量子计算机上运行的卷积神经网络因其分析量子数据的潜力比传统计算机更好而引起了极大的轰动。虽然被称为“贫瘠高原”的基本可解性问题限制了这些神经网络在大数据集上的应用，但新的研究通过保证可伸缩性的严格证明，克服了这一致命弱点。该研究题目为 Absence of Barren Plateaus in Quantum Convolutional Neural Networks 的文章，发表在 Physical Review X 上，具体地在这篇论文中，作者证明了一种特殊类型的量子神经网络不存在贫瘠高原。且该工作为这个体系结构提供了可训练性保证，这意味着可以一般地训练系统的参数。

研究人员发现了模拟量子密码攻击复杂性的新方法

阿拉伯联合酋长国技术创新研究所的研究人员展示了一种新方法，可以在经典计算机上的运行的量子模拟器上模拟密码攻击算法。其中一个关键发现是，他们找到了一种建模这种计算复杂性的方法，这种方法可以被放大到全尺寸量子计算机上。因而这项研究使他们能够创造出更安全的密码方案。具体地是研究如何创建几类“玩具算法”，既保留了全尺寸加密算法的加密特性，又足够小，可以用蛮力方法破解。从而研究人员可以对量子算法与在传统计算机上运行的传统暴力破解算法的速度进行基准测试。与Grover算法的 2 ( n / 2 ) 2^{(n/2)} 2(n/2)的速度相比，缩放暴力算法所需的处理能力以 2 n 2^n 2n的速度增长，且可以认为是二次改进。。

柏林投资成为量子技术研发的热点

柏林最近成立了“柏林量子联盟” (BQA)，以加强德国首都的量子技术研究和开发能力。该倡议汇集了大学和研究机构的专业知识，并与柏林商界开展合作。它的目标是在2500万欧元的国家资金的帮助下，可持续地扩大现有的量子技术专业知识。

BQA是基于来自柏林自由大学、柏林洪堡大学、柏林技术大学、弗劳恩霍夫开放通信系统研究所 (FOKUS) 和弗劳恩霍夫电信研究所 (HHI) 等著名机构的研究人员开发的概念。而且柏林-勃兰登堡地区在光子学、量子技术应用的关键技术以及量子通信和传感器技术领域拥有强大的专业知识。

研究人员开发量子芯片原型以联通经典和量子网络

来自罗彻斯特理工学院 (RIT) 和国家光子设备公司 AdvR 的研究人员设计并建造了一个量子芯片原型，开发人员称该原型能够将传统光纤网络与量子计算网络连接起来。使用这种芯片，并通过更好地将两种通信技术纠缠或整合，量子计算机将能够以比现有计算机快几个数量级的速度处理数据，并更安全地在网络上传输信息。而且基于量子力学的速度和安全性，加上更高的传感能力，该技术平台可以进一步改善药物开发或成像的计算应用。

封面图片来源： eandt.theiet.org

参考来源：

1.https://www.prnewswire.com/news-releases/scientists-develop-a-way-to-lengthen-a-satellites-lifespan-10-times-for-absolutely-secure-quantum-communications-nust-misis-reports-301404676.html

2.https://eandt.theiet.org/content/articles/2021/10/toshiba-shrinks-quantum-system-to-semiconductor-size/

3.https://www.sciencedaily.com/releases/2021/10/211018154236.htm

4.https://www.hpcwire.com/off-the-wire/researchers-simulate-complexity-of-quantum-cryptographic-attacks/

5.https://www.prnewswire.com/news-releases/berlin-invests-in-becoming-a-hotspot-for-the-rd-of-quantum-technologies-301401884.html

6.https://www.photonics.com/Articles/Quantum_Chip_Prototype_Bridges_Quantum_and/a67436

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