在空间站微重力条件下制备玻色-爱因斯坦凝聚

    玻色-爱因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensates, BECs）是玻色子原子云在冷却到接近绝对零度时所呈现出的一种物质状态。在这样的低温下，原子成为具有量子特性的单一实体。BEC横跨量子力学支配的微观世界和经典物理支配的宏观世界，因此有望提供关于量子力学的基本特性研究。

    科学研究人员在1995年首次制备出了BEC，但是在地球上，BEC原子云由于受到重力的作用影响而很快就膨胀散开，难以对其进行精准测量研究。近日，来自美国喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory，JPL）的研究人员成功在国际空间站的微重力条件下制备了BEC，从而克服了地球上重力的影响，观测到了自由膨胀时间超过1秒的亚纳开尔文的BEC，并在这种微重力环境下对BEC进行探索研究，其研究成果发表在《Nature》期刊上。

    在该研究中，研究人员对这种微重力条件下的BEC和地球上观测到的结果进行了特性对比，例如，前者的自由膨胀时间超过了1秒，而后者一般只有几十毫秒，微重力条件下BEC可观测时间的延长可以提高测量的精准度。此外在微重力环境下，原子能够被较弱的俘获场捕获，从而有可能达到更低的温度，量子效应也将变得更加明显。

    该研究论证了微重力环境对冷原子实验研究的优势，在太空中制备出BEC，也为研究量子气体和原子干涉创造了新机会，未来有望应用于高精度惯性传感器等领域，甚至使BEC成为超灵敏探测器来探测引力波和暗物质能量等。

论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2346-1

以自由电子和光子腔之间的相干作用实现光子的直接探测

    当前，对光子腔和量子物质相互作用的研究主要集中在受束缚电子系统中，例如原子、量子点和量子电路等，这些系统均受到固定能级状态、光谱范围和选择定则的限制。然而，在超快自由电子和光相互作用研究领域，存在一种以前未知的量子物质状态，称为量子自由电子波包，这种量子自由电子波包则不受这些限制。

    近日，来自以色列理工学院的研究团队成功实现了自由电子和光子腔的相干作用，并开发了一种多维的纳米级成像平台。该研究团队观测到的电子-光子相互作用强度相比于先前实验结果提高了一个数量级，并且通过相干自由电子探针实现了对光子寿命的直接测量。该研究开发的这种成像平台，利用自由电子的量子特性来获得近场光学图像，实现了光子被光子晶体纳米材料捕获时的动态观测，并且对于不同颜色和角度的光，光子晶体都能够以不同的模式捕获光子，实现对光子流的记录。该研究成果发表在了《Nature》期刊上。

    这种自由电子和光子之间的相干作用，有望使应用于软物质或者其它射线敏感物质的低剂量、超快电子显微镜成为可能，也能够用于自由电子强耦合、光量子态合成和电-光量子非线性现象等领域的研究，并且也为将自由电子应用于量子信息处理和量子传感器开辟了一条道路。

论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2321-x

研究人员实现通用非绝热几何量子门操作

    当前，噪声和退相干造成的量子门操作误差是制约量子计算发展的一个重要因素。为了实现高保真度的量子门操作，通常采用的量子门都是一种绝热过程。目前，量子比特相干时间较短，而绝热过程的特性需要较长的门操作时间来保证，所以退相干导致绝热量子门保真度难以进一步提高，因而科研人员又提出了非绝热的量子门方案。

    同时，在量子计算中，对于一些特定的局域噪声，几何相位的全局特性可用于实现抗噪声量子操作，是一种提高量子门操作保真度的重要方法之一。近日，来自国内的研究人员，成功在超导量子计算体系中实现了一种抗噪声的通用非绝热几何量子门操作，实验研究成果发表在了《Physical Review Letters》期刊上。

    通过量子操作层析（quantum process tomography, QPT）和随机基准标定（randomized benchmarking）方法，该实验研究得到其单量子比特和双量子比特的门操作保真度分别达到了99.77%和97.7%。此外，通过比较这种非绝热几何量子门和传统量子门中的各种不同操作误差，实验上验证了非绝热几何量子门的抗噪声特性，表明了这是一种有效实现高保真几何量子门操作的方案。

论文信息：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.230503

芬兰量子初创公司IQM累计获得3320万欧元投资研发量子计算机

    近日，芬兰的量子初创公司IQM宣布获得欧洲创新理事会（European Innovation Council, EIC）加速计划的250万欧元资助与1500万欧元的股权投资，用于开发量子计算机。该公司先前还从芬兰商业政府机构筹集了330万欧元，以及募集了1140万欧元的种子轮投资，从而获得的总投资达3320万欧元用于量子计算机的研发。

    IQM成立于2019年7月份，是一家从Aalto大学和VTT技术研究中心剥离出来的量子硬件公司，建造了完善的生产可扩展量子处理芯片的实验基础设施，专注于开发可扩展的超导量子计算处理器，力争实现世界上第一个可扩展的量子计算解决方案。今年3月份在德国慕尼黑成立了第一家子公司IQM Germany，旨在利用当地量子技术创建协同设计中心，加强量子软硬件开发之间的相互作用，也迈出了其拓展的第一步。通过这种协同设计模式，IQM也希望能够与欧洲各量子软件合作伙伴进行密切合作，加速开发用于特殊应用的实用型量子解决方案。

信息源：
https://www.meetiqm.com/newsroom/

空客大力推进量子技术在航空航天领域的应用

    在近日举办的纽约量子科技线上活动中，世界领先的飞机制造商欧洲空中客车公司表示，量子技术在网络安全、航空航天和通讯等领域将拥有巨大优势，空客作为量子计算的用户，希望通过量子技术来建设更加强大的系统以提供更加优质的服务。空客表示，公司当下的首要目标是为量子技术时代的到来做好充分准备，以推动量子技术的发展来将相关技术集成到自身的业务中，主要在以下三个领域将量子技术与公司需求进行结合：

    一是量子计算。空客在航空航天领域有大量的复杂高性能计算需求，公司已经投入大量时间和资金来研究如何将量子计算与传统高性能计算相结合，以提高计算效率和性能，希望量子计算能够成为其高性能计算工作的重要组成部分。

    二是量子通讯。空客早在2012年就开始接触量子通讯领域，其目标是利用基于增强安全性的量子通讯技术，为航空航天平台开发建设安全的通讯基础设施。

    三是量子传感器。相比传统传感器，量子传感器在频率、加速度和电磁场等物理量的观测上，将具有更高的精度，可用于导航系统等的改进，也可用于各种航天器上的应用载荷，例如气候动力学系统和地下资源探测系统等。

信息源：
https://www.airbus.com/innovation/future-technology/quantum-technologies.html