全球量子科技与工业快讯第三十四期

来源：ORNL Quantum Computing Institute ｜ 转译编写：求是量子

玻璃芯片或将带来新的量子计算机构架

为了扩大量子计算机的规模，IonQ公司推出了一种新型的玻璃芯片。长久以来，IonQ致力于开发基于离子阱（trapped ion）的量子计算机并一直使用传统的硅加工技术。而最近，该公司更新了制造阱（traps）的技术，转而采用了一种基于石英玻璃（译者注：石英玻璃是一种二氧化硅纯度极高的非晶体材料，与含硅酸钠和硅酸钙的传统玻璃有所不同）的制造工艺。

据称，该技术有两个好处。首先是该设计“隐藏了任何何以保持电荷的材料”，从而提高量子计算的保真度，因为电荷产生的电场可能会破坏离子的量子态；另一个则是玻璃芯片具有良好的导光性，使得研究人员可以更便捷地使用复杂的激光来对离子进行调控。此外，IonQ的研究人员还声称“该技术将可以帮助他们制造拥有数百个量子比特的量子计算机”。

基于钻石的小型量子计算机或将在五年内问世

澳大利亚国立大学（The Australian National University）旗下的研究分支机构 Quantum Brilliance（QB）发现了一种使用人造钻石来驱动量子计算的方法。目前，QB正在进行一项为期五年的探索计划，以生产出商业上可行的量子加速器。其主要目标是制造一种能够插入任何现有计算机系统的卡片，就像现在的显卡一样。QB计划到2025年展示50个量子比特的加速器卡。该加速卡将使用钻石作为量子处理的引擎，进而可以用相对简单的控制系统在室温下对量子比特进行操控。

研究人员提出更优化的量子数字指纹算法

在计算机科学中，数字指纹算法（fingerprinting algorithm）指一类可以将一个任意大小的文件映射到一小段独特的字符串的算法。目前在经典计算机上，主流的数字指纹算法包含了诸如 MD5 以及 SHA 的哈希函数。

近日，来自多伦多大学（University of Toronto）的研究人员提出了一种新的改进过的量子指纹（Quantum Fingerprinting）协议。该协议将会比经典方法更有效、更安全地解决数字指纹问题。例如，使用经典加密算法，单个1MB的文件所需的数字指纹大约为300字节。而用该量子指纹技术，指纹的大小仅随源文件大小按对数增长，单个1MB的文件只需要大约3个字节的指纹。随着文件的增大，量子指纹的优势还将变得更加明显。

量子指纹协议利用了量子态的叠加属性，因此，量子指纹可以携带更多的信息，而且减小了量子指纹的大小，进而节省了时间、能量和带宽。与此同时，该研究团队还使用了一种名为“多路复用”的技术，同时发送和测量多个光子频率以加快通信时间，从而大幅降低了探测器噪声对量子指纹的影响。

威瑞森发布可以抵御量子计算机攻击的VPN

美国电信巨头之一的威瑞森（Verizon）正在测试一种新的“量子安全”的虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）。据称，虽然量子计算机可以用其强大的计算能力来破解当前的主流加密技术，但威瑞森正期望这次测试的新型VPN有足够的弹性来抵御量子计算机的攻击。该VPN的核心技术在于使用了后量子时代（post-quantum）加密算法生成的加密密钥，而目前，这被认为是一种抵御量子攻击的可行方案。威瑞森称该技术还使用了诸如会话密钥交换（session key exchange）和安全加密密码等安全机制，从而可以提供更全面的保护。

封面图片：IonQ最新的玻璃芯片最多可拥有32个可操控的量子比特｜来源：IEEE Spectrum