量子计算帮助实现超冷离子调谐原子钟；商业化的量子加强密钥将大幅提升网络的安全性

本文主要是介绍量子计算帮助实现超冷离子调谐原子钟；商业化的量子加强密钥将大幅提升网络的安全性 | 全球量子科技与工业快讯第四十九期，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

量子计算机正在为宝马和LG等领军企业解决复杂的实际问题

在经过过去数年的研究与开发，部分企业开始相信目前的量子计算机已经可以帮助他们解决现实的商业问题了。

作为全球制造业巨头之一的宝马（BMW）认为量子计算是很有潜力的。本月早些时候，宝马在与亚马逊（Amazon）共同举办的一场竞赛中选出了四名获胜者，以期找到可以帮助汽车制造技术进步的量子技术。最终的四个优胜项目分别利用量子计算机来优化汽车生产测试，仿真材料形变，汽车传感器布局以及利用经典-量子混合机器学习来自动化汽车质量检测。

除了宝马之外，航空巨头空中客车（Airbus）、金融服务公司贝宝（PayPal）和消费电子制造商 LG 电子（LG Electronics）等商业企业都希望使用这量子计算来改进材料科学、简化物流和监控支付等。

量子计算帮助实现超冷离子调谐原子钟

近日，德国物理技术研究所（Physikalisch-Technische Bundesanstalt，PTB）的研究人员已经将带电离子冷却到 200 μK。该团队将其建立的激光冷却耦合离子的方法和量子计算的方法结合起来，从而实现了这一结果。在有不同离子的情况下，传统激光冷却无法有效冷却，而量子算法的应用则克服了这一障碍。研究人员表示，这是朝着实现比现有光学原子钟更精确的高电荷离子光学原子钟的方向迈出的关键一步。

目前已有冷却方法是通过激光冷却对排列好的粒子进行降温，而为了使得这一方案有效，系统中的粒子必须尽可能相似。然而，当两种离子的电荷质量比相差太大时，已有方法将面临很大的局限性。因此，研究团队利用量子计算帮助从不匹配的离子对中提取动能，从而克服该问题。并且采用这一过程的原子钟的不确定性可以达到 $10^{-18}$ 以下，而目前只有世界上性能最好的光学原子钟才能达到这一性能水平。这些发现也对量子计算机和精密光谱学的发展具有启示意义。相关研究结果以题为 Algorithmic Ground-State Cooling of Weakly Coupled Oscillators Using Quantum Logic 发表在Physical Review X 上。

激光冷却下的铍离子（左）- 氩离子（右）对 | 图片来源：photonics.com

商业化的量子加强密钥将大幅提升网络的安全性

近日，一项名为量子起源（Quantum Origin）的商业上可用的量子增强型云托管密钥生成平台已经推出，其可以提供从量子计算机的输出获得的密钥，并确保数据在基本层面上受到保护，从而免受不断演变的网络攻击。该平台利用量子力学不可预测的特性，从由霍尼韦尔（Honeywell）提供动力的量子计算机 H 系列中（关于霍尼韦尔的 H 型量子计算机，可以参考往期快讯《全球量子科技与工业快讯第十五期》），用可验证的量子随机性生成加密密钥。

该平台支持传统算法，如RSA或AES，以及目前由国家标准与技术研究所（NIST）标准化的后量子密码算法。剑桥量子公司(Cambridge Quantum)表示，量子起源是第一个使用嘈杂的、中等规模量子（NISQ）计算机制造的商业产品，旨在保护全球数据免受当前和未来对当前加密的威胁。量子起源生成的密钥可以集成到现有的系统中。

基于Quantum Origin的SD-WAN安全通信 | Cambridge Quantum

如何建造量子计算机

建造一个大规模的物理量子计算机是一个挑战。当量子比特数放大时，线路图将变得过于复杂，从而对硬件的设计带来了巨大的挑战。

近日，校际微电子中心（Interuniversity Microelectronics Centre，IMEC）的量子计算项目经理 Bogdan Govoreanu 展示了一种新的将相邻的硅量子比特用二维双线性阵列互连的方法。该体系结构解决了量子比特的连通性问题，是实现量子计算机的潜在途径之一。其解决方案是双线性二维设计硅量子比特。其中每个量子比特连接到其他四个量子比特，从而产生了一个紧凑的阵列。该构架组合了不同的量子比特耦合机制，以实现双线性阵列中的每个量子比特的四个整体连接。

该双线性结构需要一个非常紧凑的量子逻辑面积，对于有一百万个量子比特的系统只需要约36平方毫米，而且, 此外，谐振器和定义量子点的静电门很容易从双线性阵列的两侧访问，从而大大降低了布线扇出的复杂性。最终这种设计与当前的 CMOS 制造技术兼容，因此可以为未来大规模硅量子计算机的演示开辟道路。