欧盟量子技术旗舰计划相关：各国最新政策与投入

欧盟量子技术旗舰计划相关：各国最新政策与投入

1。各个国家的最新政策和投资1.EU

欧洲长期以来已经意识到量子信息处理和通信技术的潜力。除了2016年启动的“量子技术旗舰计划”外，它还通过调整其他计划（例如其数字和空间计划）的支出来为未来的“量子互联网”愿景奠定基础。 2020年5月，欧盟的“欧洲量子技术旗舰计划”的官方网站发布了“战略研究议程（SRA）”报告。

在10年内，欧盟在整个量子技术旗舰计划中的相关量子支出估计为3-4亿欧元。

“旗舰项目” - 在扩展阶段，该计划中的19个项目涵盖了量子计算，通信，模拟，传感和计量学以及基础科学。这些项目在2020年通过了中期审查，并启动了两个新项目 - QLSI-将硅自旋量表添加到已成为目标的超导和离子陷阱量子的等级中；特别针对NISQ应用程序，解决了许多人认为软件重点缺乏的程序的平衡。

2。北美

加拿大为现代量子科学做出了杰出的贡献。特别是在1984年（蒙特利尔大学），提出了著名的BB84量子加密协议。 2002年，加拿大第一家量子计算研究所（IQC）在滑铁卢大学成立。在2008 - 2018年， 和 超过10亿卢比。

2017年，加拿大国家研究委员会（NRC）启动了一个名为的计划。对于加拿大，总部位于加拿大或与加拿大密切相关的众多著名量子公司。例如，D-Wave，1Qbit，和Isara。其中，创造性破坏实验室（CDL）一直是量子行业初创公司的基准。

到2020年，大量加拿大的子工业将通过建立新的工业联盟来巩固这一立场。 2020年，温哥华的数字技术超级集团还宣布了CAD 1.53亿美元的共同投资。

美国在量子科学方面的投资历史悠久。 2020年是美国国家量子倡议（NQI）计划的第二年，随着该计划的真正成形，人们还看到了量子技术发展的亮点。 NQI将在2019 - 2023年花费13亿美元，并且还投资了大量私人资金。

国家科学基金会已经建立了三个新的量子飞跃研究所。这些以学术领导的机构将支持不同领域的研究：

1。Q -Sense-纠缠科学与工程的量子系统（由科罗拉多大学博尔德大学领导）。它被广泛用于使用量子传感技术的精确测量中。

2。HQAN-混合量子体系结构和网络（由伊利诺伊大学在香槟分校领导）将开发用于离子陷阱，中性原子和超导量子量子系统的多节点测试长椅以及分布式量子计算软件堆栈。它也致力于下一代耐断层的量子位，并与芝加哥量子交换紧密合作；

3。PFQC-当前和未来的量子计算（由加州大学伯克利分校领导）。设计大型量子计算机，为当前和未来的量子计算平台开发有效算法，并验证量子计算机是否可以超越经典计算机。

美国能源部拥有一个独特的网络，该网络由17个国家实验室组成，在美国研究领域具有独特的能力。美国能源部已经建立了五个国家量子信息科学（QIS）研究中心：

1。Q-Next-次生量子科学与工程（ ）。我们将专注于长距离量子网络，启用量子的传感以及处理和测试。它将建立两个用于材料和设备制造的国家量子铸造厂。著名合作伙伴包括英特尔，IBM，微软和。

2。C2QA - 量子优势协作设计（布鲁克黑文国家实验室）的中心。旨在克服早期NISQ设备的局限性，以实现高能量，核，化学和冷凝物质物理科学应用中的量子优势。五年的目标是在各个方面改善10倍，例如软件优化，基本材料和设备特征以及量子误差校正。著名的合作伙伴包括IBM。

3。SQM-超导量子材料和系统中心（费米国家加速器实验室）。专注于通过了解引起脱碳的物理过程来创建更好的超导Qubit。目的是使用下一代超导Qubit技术构建量子计算机。

4。QSA-量子系统加速器（劳伦斯·伯克利国家实验室）。我们共同设计了在科学应用中提供认证的量子优势所需的算法，设备和工程解决方案。关键技术包括中性原子，离子陷阱和超导码头。桑迪亚国家实验室是主要合作伙伴。

5。QSC-量子科学中心（橡树岭国家实验室）。发现，设计和演示拓扑量子材料，拓扑系统的利用算法以及用于测量异常弱信号的新量子系统。微软是五个核心成员之一。其他合作伙伴包括IBM和。

在美国能源部启动量子战略之后，美国国防部根据美国能源部17个国家实验室的初始骨干网络提出了量子互联网的战略蓝图。

3。中国

中国的“五年计划”（特别是自2006年以来，包括量子科学）一直在促进科学技术的发展。中央和省级基金投资超过15亿美元，中国科学技术已经成为世界上主要的量子研究中心。迄今为止，中国拥有世界上最大的QKD网络，并继续保持世界高级量子通信技术领域的领先地位。 Mozi卫星和量子处理器是该程序成功的迹象。

从2006年到2020年，中国计划的支出来自中央政府，5亿美元来自地方政府。根据州媒体的报告，到2022年，这项投资将达到近150亿美元（1000亿元）。目前，正在建立国家量子信息科学实验室（NLQI）的网络。

1。：它将成为世界上最大的量子研究机构和该计划的总部。焦点将放在光子，钻石NV颜色中心和硅自旋量子值和量子上，以及量子通信和量子传感。

2。：该分支将重点放在理论，离子陷阱和拓扑柜上。

3。NLQIS上海：该分支将重点放在超导和Ultra-Cold原子和自由空间量子通信上。

阿里巴巴，百度，腾讯和华为都对量子技术进行了量子投资。 和 是著名的创业公司。第14届五年计划介绍了该计划，并将在2021年正式通过。一个关键概念是“双重流通”，其中包括减少对外国高科技的依赖以及对外国投资的开放性的增加。同时，创新也是一个关键主题。

2。2021量子硬件前景1。超导量子位

：今年硬件行业的第一个重大新闻是约翰因领导力内文（Neven）的紧张局势而离开了。在的量子夏季研讨会上，Neven重新强调了计划的连续性，并概述了他们计划在2029年到2029年建造100万个物理超导量子的“小” FTQC的里程碑。

即使他离开办公室，他也一直在强调在程序和硬件方面的领先优势。但是，会有挑战。 首选的可调量子和快速逻辑门提供了极大的灵活性和性能，但是该设备的校准显然是一个挑战。

有了额外的控制，需要在片上和片外路由其他控制线。扩展会自动增加布线挑战与组件数量与整体故障率之间的关系。值得注意的是，的2020年报告中的大多数都使用23Q配置，因为自动校准最初无法在较大的设置中提供可接受的2Q Gate性能。 使用材料研究作为改善连贯时间的一种方式。尽管有良好的前景，但这需要科学进步，而不仅仅是工程发展。

路线图 - 从现在到2029：102Q（逻辑量子原型），103Q（一个逻辑Qubit），104Q（瓷砖逻辑模块），105Q（工程扩展），106Q（错误校正量子计算机）。通过表面代码协议执行错误校正。

技术路线

IBM：IBM很早就开始为其路线图奠定基础。 IBM是促进更广泛的教育社区的先驱，不仅是的数量，而且是量子连接，门集和可实现的电路深度（与Gate 密切相关的指标）。基于这些属性，IBM引入了量子体积（QV），该指标可以测量量子计算机的性能。

自2017年以来，IBM已交付了28个系列设备，并且性能不断提高。每年QV的既定目标是，在过去的一年中，他们成功实现了两次。他们的27Q处理器达到QV 128级别，我们可以预期他们最近发布的65Q处理器在适当的时候会超过。到2023年，IBM的目标是生产1121Q处理器代码，该代码为新的“超级冰箱”。冰箱目前处于原型阶段，旨在容纳多个芯片。

IBM路线图 - 2021 127Q（EAGLE），2022 433Q（），2023 1121Q（），从而形成了一个大型系统，该系统为100万吨。校正是通过颜色代码协议执行的。

IBM路线图

IBM显然专注于大型FTQC。原始设计与最近的其他芯片采用了相同的六角形布局。这种低连接性设计旨在制造具有固定频率Qubit设计的芯片，同时还旨在使用低连接性颜色代码而不是表面代码进行错误校正。为了确保其路线图比2023年的其他公司更清晰。此外，IBM的超级冰箱能够堆叠多个芯片，以提供“数百万”的内部连接量子。

在评估IBM是否可以实现其目标时，很难不被过去的记录留下深刻的印象。 IBM还将大大减少2Q门错误。尽管他们最近几代的处理器在此关键参数上表现出稳步的改进，但他们的计划现在似乎承认需要对其2Q门设计进行更重要的修改。

在保留固定频率量子位以利用其允许的长相干时间，IBM一直在尝试使用每个门中的其他可调谐振耦合器和旁路电容耦合器。这样可以确保2Q门更快（误差较低），但到目前为止，由于与先前的技术设计相比，由于显着变化，它仅在简单的2Q实验设备中实现。

为了应对日益增长的电缆挑战，IBM基于三层超导电缆开发了下一代芯片布局。了解这些技术如何平滑地融合在一起将是对IBM路线图的关键测试。

在IQT欧洲峰会上（科学总监）指出，尽管许多人希望更快地发展，但逐年将量子量增加一倍仍然是一个挑战。我们需要回想一下，仅添加量子位不能做到这一点。同步操作中的2Q门忠诚度是当前的限制因子。杰伊（IBM）说：“我将来会看到挑战，但没有障碍。”

2。离子陷阱

离子陷阱在2020年发展得非常顺利，霍尼韦尔（）已成为第一个使用其6Q H0和10Q H1处理器达到QV 64和QV 128的制造商。有些人可能会想知道，10Q处理器如何声称与IBM的27Q处理器一样强大？但是，这突出了离子陷阱研究人员长期以来指出的两个优势：与超导量子量子方法相比，它具有优越的连通性和更高的门忠诚度。这两个优点可以保证更高的QV。霍尼韦尔处理器也是第一个实施中间电路测量值的处理器，从而进一步提高了灵活性。

路线图（不同的量子位布局） - 2020-2030，H1（线性离子陷阱），H2（ ），H3（网格布局），H4（集成的光学），H5（大量瓷砖）。

霍尼韦尔路线图

IONQ宣布了一个32Q设备，他们希望获得比以前更高的QV，尽管他们现在更喜欢谈论一个新的度量标准- （aq）。算法量子位（aq）-IONQ定义为可用于计算的有效量子数的数量（注意：可用逻辑门的深度仍然有限​​）。在没有误差校正编码的情况下，aq = log 2（qv）。

IONQ路线图

离子陷阱系统的一个缺点是，它们提供的栅极速度（通常慢100至1000倍）比超导较慢。他们希望以更长的量子寿命和更高的保真度来弥补这一点，从而降低错误校正成本。

IONQ认为，与其他方法相结合的高保真物理量子量足以实现量子优势。离子陷阱系统面临的长期挑战是再次扩大扩展，尤其是当他们依靠精心调整的激光系统来推动其高保真量子门时。就像超导量子量法不同一样，离子陷阱也不同。

例如，奥地利公司AQT，而不是使用霍尼韦尔（）和IONQ使用的超细转换定义的量子位，而是使用在光学转换上定义的。尽管寿命很短（保真度略低），但此类量子位的操作波长是一个易于制造的集成光子组件的波长，因此有望实现较大的缩放。在2020年，在这些波长的实验室中证明了这一集成装置。这有望为更容易扩展技术开辟道路。 AQT与欧洲量子技术（QT）旗舰合作，首次建立完整的“机架系统”。

其他离子陷阱初创公司不再限于激光驱动的门。 ，QT旗舰计划正在寻求将远场微波门从实验室带出并将其应用于商业设备。投资者可能会特别关注克里斯和哈蒂，这与激光驱动的门的许多关键性能记录密切相关，他们选择根据自己的初创公司建造近场微波门。

离子陷阱架构通常是使用模块之间的光子互连扩展的。最近已经证明了更快的互连，但似乎仍然是性能瓶颈。另一方面，他们的离子穿梭方法原则上提供了与完全连接的QV相似的QV。

3。中性原子

中性原子量子位在2020年继续迅速发展。它们具有与离子陷阱相同的许多特性，它们的优势是可以将中性原子靠近。这意味着它可以更快地将其扩展到1000Q模块。该技术也称为冷原子，因为它使用激光冷却和高真空达到毫升（MK）的温度，该温度远低于低温冷却范围。

采用这种方法的著名公司已成为针对许多量子场的基本单位。它也是云上量子物质系统的基础。作为ONISQ计划的一部分，DARPA（美国国防高级研究计划局）选择了参与1000Q处理器的开发，该奖项的价值高达740万美元。

路线图 - 到2021年达到100q，到2022年300q，到2024年1000q。

4。硅量子点

在2020年，基于量子点的硅在实现其长期承诺的优势之一方面取得了重大进展。新南威尔士大学（UNSW）在1K温度下以金属氧化物半导体（MOS）量子点显示了Qubit操作。这有望成为运营和扩展设备的一种非常容易的机制，尽管在这些较高温度下连贯的时间和忠诚是否具有竞争力还有待观察。

澳大利亚初创企业一直是硅的早期推动力。在2020年，它宣布了其路线图的重点，放弃了MOS量子点，并增加了磷原子量子量。这些设备使用超切向边缘的制造技术提供除传统CMOS技术以外的原子精度方法。

在描述SQC的制造技术时（SQC的创始人）指出，不仅可以使用原子精度设计量子，而且相同的技术可以在同一设备基板内创建稳定，简单和原始的控制线。今年，他们报告说，硅粒子迄今为止达到了最低的噪音。离开Goog​​le后，John现在加入了SQC，并将开发具有超快速门和可扩展电缆选项的设备。

2020年，加拿大创业公司（ Inc）发表了一项早期研究，承诺在硅的“军械库”中添加重要的新工具。这有望改善硅中T缺陷光子的界面。

5。光学量子

中国的九章实验可以证明，该计算比迄今为止在任何其他平台上实施的计算更为复杂。第9章通过实现一种称为高斯玻色采样的算法，并成功构建了具有76个光子和100个模式的高斯玻色采样量子计算原型。在200秒内产生的输出样本声称，世界上最强大的超级计算机需要6亿年才能实现。它的复杂性远大于的最初证明量子优势。

第九章并没有稀薄。至少从2006年开始，中国就一直在增加对量子技术的投资。潘·江（Pan ）的团队的专业知识众所周知。在2019年，他们实施了20个光子和60个模式干扰线的第一个Bose采样量子计算。最新的实验是一项了不起的科学成就，是该团队的经过验证的科学和工程技术的杰作。

第九章的含义不需要过度解释。该设备的当前形式无法编程，它实现了静态算法而不是通用量子计算方法。也许更重要的是，它是通过“传统”光学平台安装来实现的。所有活动组件仍然是离散的。为了实现稳定的配置，需要进行许多手动调整。该方法在科学上令人兴奋，但提出了扩大规模的严重挑战。

6。未来的前景

量子至高无上 - 无论计算困难的辩论的最终结果如何，九章都会引起骚动。请注意该技术是否可以编程和扩展。只有这样，它才能真正颠覆。

QV -IONQ对其新的32Q量子计算机的期望很高。实际测量的性能真的会达到400万QV吗？ （在新的IONQ术语中，是22aq）？

QV/S - 量子体积可用于测量许多性能指标，但是它无法测量不同量子平台之间的原始门速度差异。预计超导Qubit社区将采取适当的措施来反击，使他们能够展示自己的快门。

量子位计数 - IBM将是第一个使用127Q Eagle将100Q+处理器放入云中的人？还是您会使用4x32q多芯片ASPEN模块抓住并占据领先地位？我们将从的“ 100Q”设备中看到什么？请注意同步2Q门忠诚的趋势。

逻辑 - 专注于主要参与者的错误校正演示，这表明他们正朝着一个新的重要里程碑 - 操作逻辑迈进。

中国 - 量子可以在云产品中添加60吨 2.0设备吗？

欧洲 - QT旗舰项目预计将提供其第一个设备。它到100Q多远，相应的QV是什么？将交付50q+设备；注意其灵活的基于机架的配置。

英国 - 在英国建造了一台基于Qubit的机器，该机器将安装在牛津仪器的最新系列稀释冰箱中。请注意此量子计算机可能发布的细节。

超导技术 - 观察初创企业的发展以及该技术的新功能，例如SeeQC和OQC。特别注意QCI计划的细节。这是一支强大的团队，但仍在黑暗中运作。他们选择支持的内容将是他们如何看待未来扩张挑战的指南。

量子退火 - 注意未来D-Wave硬件计划的细节。提出的“连贯”量子退火器的细节是什么？

离子陷阱技术 - 现有领导者（例如霍尼韦尔和IONQ）将由AQT驱动。关注来自微波门技术初创公司的新闻，例如和。

中性原子 - 我们会在2021年看到的100q设备成为头条新闻吗？特别注意忠诚。专注于初创公司Quera和Atom的更多计划。

量子点 - 自旋量子量子原型通常基于硅底物上的金属氧化物半导体或硅锗量子点。在过去的两年中，硅底物上的锗量子位取得了惊人的进步，包括被证明的4Q处理器。观察哪个变体将是领先的量子点量子量子平台。

光子平台 - 已经开发了该技术的各种变体，每个变体都有不同的优势和缺点。绝缘子上的硅（SOI）是最成熟的技术，并由PSIQ支持。氮化硅（SI3N4）提供了现有组件的强大生态系统，并受到Quix的青睐。这项技术的其他变化正在出现。注意这些技术中的哪一种将在量子应用中脱颖而出。选择哪一个作为起点？

拓扑量表 - 2020年经历了重大的挫折，质疑Tu Delft的先前结果有关准颗粒。继续关注相关辩论。

英国的国家量子计算中心（NQCC） - 2021年初关注多个技术领域的资金计划。

3。量子软件前景

IBM继续主导量子云平台的研发。这将是量子计算未来开发的关键。它可以处理更复杂的操作，并且在竞争激烈的云计算服务市场中，量子级计算服务将具有绝对的优势。从长远来看，支持开发人员是传统软件行业的任务，但是我们需要记住，量子计算的潜在技术与软件行业的本质不同，我们应该具有彻底的革命精神来处理R＆D。

在数字革命中，软件被认为是商业竞争的关键领域，许多人在新的量子革命中期望相同。各种参与者正在研究不同的策略。如今，最初已经形成了早期的量子社区和生态系统。

1。量子计算云服务

IBM问：IBM在其量子计算研究和开发领域中宣布了一个新的里程碑。在过去的四年中，IBM Cloud部署了28个量子计算系统，其中8个系统的量子量为32。IBMQ有115个客户，政府，初创企业，合作伙伴和大学成员。 IBM拥有超过25万名注册用户，用户通过IBM Cloud定期在IBM量子系统上运行超过10亿电路。研究人员使用IBM的量子系统发表了250多个学术论文。商业量子计算机服务IBM Q取得了分阶段的成功。

当其他竞争对手开始建立自己的量子社区时，IBM根据自己在早期建立量子社区的经验出版了书籍。他们指出，在不断发展的供应商生态系统中，可以提供兼容的库和工具，而不仅仅是IBM硬件。

D-Wave于2018年10月推出了Leap Cloud平台，根据D-WAVE量子退火处理器提供量子计算云服务。

量子计算先驱已经推出了量子云服务（QCS） - 使用混合量子/经典方法开发和运行量子算法的完整平台。量子的优点是使用量子计算技术来解决重要或有价值的业务问题。最近，越来越强大的量子公司已开始投资量子云服务平台的研发。 AWS启动量子计算服务。此外，AWS将启动“ AWS量子计算中心”和“ ”，以促进量子计算方面的更多合作。

2。高性能模拟器

对于量子开发，高性能模拟是关键链接。随着要模拟的量子数的数量，量子模拟器的发展即将到来。 IBM支持一系列离线和在线模拟器。 QSIM是一种高性能的开源量子电路模拟器，已显示出在111秒内模拟云节点中14个gate深度的32 QUIT量子电路。像Azure这样的参与者重视他们灵活配置传统云硬件以满足用户需求的能力。提供了完全管理的高性能张量网络模拟器（TN1），这是一个基于张量网络的电路模拟器，该模拟器可以支持最多50 的量子计算模拟。

ATOS是数字化转型的全球领导者，也是第一个成功模拟量子噪声的公司。由IT开发的ATOS量子机学习机（ATOS QLM）的量子模拟器被称为世界上表现最佳的商业量子模拟器，该量子量子模拟器将高功率的超级紧凑型机器与通用编程语言结合在一起，以使研究人员和工程师开发和实验量子软件。 ATO在许多国家 /地区安装了量子学习机器，包括奥地利，丹麦，法国，德国，荷兰和美国，量子模拟器能够模拟多达40吨的量子。

中国云产品目前强调量子计算模拟器的开发。华为的HIQ 2.0（仅出于监管原因而在亚洲使用）可以模拟多达42 QUAT。阿里巴巴的AC-QDP声称即使在50 QUAT处也用于某些应用程序。 最近通过访问其6位量子处理器之一（计划扩展到24位，正在进行中），推出了基于实际量子计算机的云。

3。量子编译器

与传统编译器相比，优化量子编译器是量子研究和开发阶段的主要挑战。量子计算设备之间具有有限的连接，因此只能在有限的量子对上应用大型。现实世界中的量子设备是无噪声的，但是可以开发出一种算法来表征大量子计算机的噪声以解决此问题。从技术上讲，我们实际上是在谈论经常进行转码操作，因此互操作性是一个有用的功能。

在编译器市场中出现了几个有希望的方向，这都是基于在许多情况下的深厚专业知识，而不是竞争性的。随着在早期量子硬件上实施错误校正代码的越来越激烈的竞争，编译器创新将引入新浪潮。

4。量子操作系统

量子软件行业的前景令人印象深刻，但是如今，随着量子计算机硬件的快速增长，如果没有操作系统，量子计算机的实用性将大大降低。

.OS是一种新的全堆栈量子操作系统。由剑桥大学的量子计算软件开发商领导的一个财团从英国政府获得了760万英镑（约6900万元人民币）的赠款，以部署高度创新的量子操作系统。

与旨在吸引早期用户的其他软件平台形成鲜明对比的是，.OS解决了一个非常重要的问题 - 实现硬件和软件交互并充分利用量子计算性能。为此，它提供了加速开发，低潜伏期以及应用程序和控制层之间的灵活相互作用的潜力。

.OS：量子处理器通常由常规寄主处理器提供动力。在两者之间，想象一个由全球和本地控制节点组成的网络。 .os简化了获取自定义代码来控制FPGA实现的节点的任务，强调了简化的指令集实现，这些实现易于调试。预计这种方法将缩短研发周期。它还使用网络节点的分布式而不是分层概念，并揭示整个量子计算堆栈的不同元素，这有望最大程度地减少运行时延迟。

。这是该公司开发支持量子计算技术的最新里程碑，这标志着建立高性能的量子操作系统迈出的重要一步，可用于所有量子技术，并可以将其缩放到数百万吨。

5。未来的应用领域

现在要出现真正的量子应用软件还为时过早，但是初创企业已经定位了这个未来的市场。 The key point is to the of with in-depth , which may be even more than , and a model that can keep with the and is a .

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但是，要了解这一迅速发展的行业，我们还必须研究一种更为重要的未来技术形态——量子互联网。

如今，多家知名量子硬件公司都制定了十年内生产出拥有一百万量子比特处理器的未来路线图。严格来说，此类设备可能仍然不足以打破我们目前的互联网标准（在8 小时内达到2000万量子比特的估算）。而且，这些计划不可能一帆风顺。

2035 年及以后我们仍有极大可能受到量子互联网安全的威胁。但是，不断更新的量子纠错技术仍有潜力解决这一威胁。量子技术可能像曼哈顿计划造出原子弹那样改变世界格局。

自2006 年以来，科学家一直在开发能够抵抗量子计算机对现有密码算法攻击的新一代密码算法。自2016 年以来，该方法已通过NIST 的评估，新的密码算法基于量子数字签名（QDS）和密钥封装机制（KEM）。

通常我们需要通过链路控制协议进行初始身份验证，交换加密密钥，然后再进行消息加密。今天，我们可能会使用RSA 2048 + ECDH 256 + AES 128 构建公钥密码，在量子互联网时代，我们需要升级到PQC DS + PQC KEM + AES 256 加密算法。

NIST PQC 评估——第一轮共有69 种候选算法同时满足最低验收标准和提交要求，其中21种遭到破坏或受到严重攻击。NIST 选择了26 种算法进入第二轮进行更多分析，其中8 种遭受了攻击。到2021 年，第三轮将完成对7 个决赛选手的评估。标准草案预计在2022 年发布以征询公众意见，最终草案将于2024 年发布。

现在NIST 的决赛入围者已经出现，我们可以更清楚地了解中期PQC 领域中可用的工具。NIST 评估过程进展顺利，并正在计划中。 令人欣慰的是，尽管早有忧虑，但我们认为PQC能抵抗来自量子计算机的攻击。

随机数是几乎所有密码系统的基本组成部分。QRNG 是一款超小型量子随机数生成器芯片原型。ORNG 已经被用于一些新兴的科技产业商品中。 IDQ 及其战略合作伙伴SK 电信在2020 年通过在三星手机上搭载小型QRNG 芯片而引人注目。IDQ 还签署了越南智能手机制造商，并暗示其他手机制造商将很快效仿。 国家计划大力支持这些技术研发。IDQ 和受益于量子技术旗舰项目的帮助，致力于研究如何使芯片更加便携，同时，KETS 也从英国NQTP 项目中受益。

量子技术还可以用于在两方之间安全地共享加密密钥。QKD 应用到量子力学的基本特性(如量子不可克隆性、量子不确定性等)来确保任何企图窃取传送中的密钥都会被合法用户所发现，这是QKD 比传统密钥分发所具有的独特优势。

QKD 的优缺点——量子密钥分发的安全性基于量子力学的基本原理，而传统密码学是基于某些数学算法的计算复杂度。传统密码学无法察觉窃听，也就无法保证密钥的安全性。QKD 只能在传输时受到攻击，因此可以用来提供独特的持久安全保证。它的主要缺点是需要额外的硬件以及成本。在早期不成熟的量子设备中，密钥速率不高，而且范围必须限制在70-90km，才能使用受信任的节点来进行中继协议。

现在，越来越多的公司以盈利的模式提供QKD 系统。国盾量子为迄今为止全球最大的运营网络提供硬件服务。目前正在扩展2000 公里京沪干线，并建设5500 公里的延长线。已经完成了合肥和武汉之间700 公里的横向干线建设，另外还有360 公里的在建工程和2200 公里的拟建工程。

在欧洲， 计划包括25 个欧盟国家和欧盟委员会、欧空局，其目标是建立泛欧安全的量子通信基础设施。 已在欧洲建立了14 个测试中心。这些不仅包括电信骨干网和云数据中心等核心领域，还包括智能电网，电子医疗和电子政务等应用领域。

在过去的两年中， 推出了产品Phio QK（多点QKD）和Phio TX（一种提供带外和PQC 密钥的嵌入式解决方案），以用于服务纽约金融、电信和政府部门。

实现真正的量子互联网仍有很长的路要走。但是，与当前互联网的出现类似，一开始的标准和架构将会对未来产生长远的影响。现在了解量子互联网可能的应用领域可能有助于我们做出更好的决策。

盲量子计算——一种远程的量子计算模式，这有望简化从客户端发送所需的量子态。在量子时代，“盲”意味着量子服务商无法获得计算任务的全部信息，从而保证了计算的安全性。

手持式设备——英国的Comms Hub 一直在致力于开发了便携式QKD 设备。目的是通过创建用于PIN 保护和身份验证的手持式消费者设备来增强现有应用程序的安全性，例如与ATM 的交互。这是一项使量子互联网进入未来智能设备的技术，如非接触式支付、访问控制和数字签名。

六、量子计时、成像和传感展望

通用的基础技术正在开发越来越广泛的应用，以用于量子技术的各个领域。新产品在陆续上市，并且产品将层出不穷。创新型领导者正在为量子领域的研发者树立榜样，证明野心和收获是成正比的。量子的长期潜力巨大。

鉴于潜在的量子应用领域广阔，量子技术不仅涉及计算和网络，还在计时、传感和成像方面发挥着重要功能。研发的挑战通常是将技术带出实验室，并使它们可实际运用于现实生活中。

OPMs（光泵磁力仪）： 在用于非侵入性研究人脑活动的MEG 扫描仪中，SQUID 技术得到了广泛的应用。基于系统的OPMs 使传感器不再笨重，可适用于所有群体。

经过四年的发展，初创公司Cerca 已将OPM-MEG 扫描仪用于临床评估，以便发现更多的临床诊断标志物和新的治疗机会。

一些早期的量子初创公司已经研发OPM 技术很多年。Cerca 面临的主要挑战包是如何保证头盔的“私人定制”性，使被测试者戴上该头盔后，依然可以自由地进行头部活动，同时保证收集到的数据的准确性。解决此类问题需要大量的技术人才和多样化的技能。国家量子技术计划不仅会为研发资金提供帮助，还会建立合适的网络。量子技术投资者需要选择合适的合作伙伴，并制定合理的研发计划。

金刚石NV 色心可以在环境温度下操作，虽然灵敏度不高，但是却可以实现小型化，并且其毒性质使其特别适合现场生物测量。 Qnami 受益于量子技术旗舰项目的参与。该项目的合作伙伴还包括泰雷兹集团、博世、 和比利时微电子研究中心，他们各自在金刚石技术上寻求不同的应用。这项技术有望带来许多令人惊讶的用途。

HP-MRI 是一种先进的核磁共振诊断技术，可以追踪注入人体的糖分并显示糖分变成什么。例如，在报告胸痛的患者中区分有生命/无生命的心脏组织时，这很有用。但是，由于生产该方法消耗的超极化分子缓慢且昂贵，因此该技术未被广泛采用。使用金刚石NV 色心有望实现更快、成本效益更高且可部署的解决方案。

量子技术旗舰项目正在寻求开发基于NV 金刚石的HP-MRI 技术。他们最近从概念验证转变为性能提高了1000 倍的原型。

政府计划将在加速该技术适应各种应用方面发挥重要作用。另外对于分布式量子计算和量子互联网技术中的金刚石NV 色心，投资者也不应感到惊讶。

智东西认为， 量子技术或许是二十一世纪人类技术最重要的突破之一，在近些年得到了快速的发展。但是，目前的量子技术很多还处于非常初级的阶段，对于新技术我们也需要保持一颗理性的态度去看待，不应过分地解读与炒作。