俄羅斯 Russia

量子點用于醫學與生物技術 俄數學家首獲莉拉瓦蒂大獎

量子點是 十億分之一米大小的半導體晶體，由數千個原子組成。它能夠在很寬的光帶內吸收光并在很窄的波長范圍內發射光，波長范圍取決于納米晶體的尺寸，同時量子點以 嚴格定義的顏色發光。量子點的這些特性使其幾乎成為生物對象的超靈敏多色配準以及醫學診斷的理想手段。然而，大多量子點含有重金屬成分，并且通常只在有毒 有機溶劑中穩定，這限制了它們在生物學和醫學中的使用。俄薩拉托夫國家研究型大學研制出穩定的量子點外殼，使其能夠安全地用于診斷癌癥和控制藥物劑量。

此外，俄 數學家首獲莉拉瓦蒂大獎。2022年7月5日，國際數學聯盟（IMU）在芬蘭赫爾辛基阿爾托大學公布了今年的利拉瓦蒂獎獲得者，其中包括俄羅斯科學院數學 研究所數學普及與推廣實驗室主任尼古拉·安德列夫教授。這也是俄羅斯數學家首次獲利拉瓦蒂大獎。（科技日報駐俄羅斯記者?董映璧）

德國 Germany

中微子質量上限又有新紀錄 量子計算多技術路線齊發力

2022 年德國最重要的科學發現之一是卡爾斯魯厄理工學院的國際氚中微子實驗（KATRIN）獲得了中微子質量的新上限：0.8eV（電子伏特），首次將中微子的 質量推向亞電子伏特級，打破了中微子物理學中與粒子物理學和宇宙學相關的一個重要“界限”——1eV。這將有助于發現超越標準模型的新物理定律。

量子技術 方面，為了擁有一臺“德國制造”的強大量子計算機，德國在多條技術路線上齊頭并進。例如，于利希研究中心與加拿大量子計算領先供應商D-Wave? Systems合作，于2022年1月建成超過5000量子位的量子退火裝置，這是歐洲首臺實體商用量子退火計算系統。4月，于利希研究中心在拓撲量子計 算方面取得重要進展，首次成功將拓撲絕緣體集成到傳統的超導量子比特中。

此外，萊 布尼茨計算中心與芬蘭IQM公司合作，正在研發20個量子比特的量子計算機，并計劃將其集成到一個超級計算機中。德國航空航天中心與初創公司QuiX? Quantum合作，正在開發原型光子量子計算機。德國還開發出首個可編程光學量子存儲器。德國和奧地利合作，研發出容錯量子計算的基本構建模塊，首次成 功地實現了對兩個邏輯量子位的一組計算操作。

在核聚變反應研究方面，德國的實驗性仿星器受控核聚變裝置（Wendelstein?7-X）進入連續運行的新實驗階段，預期目標是產生最長達30分鐘的等離子體脈沖，溫度達5000萬℃。（科技日報駐德國記者?李山）

美國 The US

量子計算機模擬全息蟲洞 核聚變實現“凈能量增益”

在基本粒 子研究領域，麻省理工學院科學家借助機器學習算法，通過分析大型強子對撞機（LHC）2018年獲得的130多億次重離子碰撞產生的數據，首次發現了神秘 的“X”粒子。美國能源部（DOE）費米國家加速器實驗室對撞機探測器（CDF）合作項目科學家實現了迄今為止對W玻色子質量的最精確測量。波士頓學院團 隊發現了被稱為“軸向希格斯模式”的新粒子，這是一種以前無法檢測到的量子激發，也是著名的希格斯玻色子的磁性相對粒子，有助于解釋暗物質。美國國家點火 裝置（NIF）有史以來第一次成功在核聚變反應中獲得“凈能量增益”，即產生的能源大于消耗的能源。

在量子領 域，美國能源部阿貢國家實驗室和芝加哥大學的科學家實現按需讀出量子位，并將量子態保持完整超過5秒，從而創下新紀錄。微軟Azure量子系統朝著創建拓 撲量子位邁出了關鍵一步，其研究人員發現“馬約拉納零模”現象的證據，構建了可擴展的拓撲量子比特，這是其建造通用量子計算機計劃的關鍵，或將為拓撲量子 計算鋪平道路。科學家還利用谷歌的“懸鈴木”（Sycamore）處理器對全息蟲洞進行量子“模擬”，這一成果代表著人們距離在實驗室研究量子引力的目標 又近了一步。美國亞馬遜云科技量子網絡中心和哈佛大學的科學家開發出一種新型量子存儲器，能糾錯且壽命或相干時間超過2秒，為創建可擴展的量子網絡鋪平了 道路。美國研究人員還公布了一種經典—量子混合算法，可減少量子比特在處理化學方程式時產生的統計誤差或噪音，這是有史以來在真正的量子設備上進行的最大 規模的量子化學計算。（科技日報實習記者?張佳欣）

日本 Japan

超低溫與粒子研究成果迭出 量子計算機開發獲重要突破

諾貝爾物理學獎獲得者天野弘領導的一個研究小組成功對深紫外激光二極管（波長低至UV-C區）進行了世界上第一個室溫連續波激光發射，代表這項技術朝著廣泛應用邁出了關鍵一步。

日本科學 家創造出了首個由準粒子構成的玻色—愛因斯坦凝聚態（BEC），這一成果將對包括量子計算在內的量子技術的發展產生重大影響。日本理化學研究所科學家首次 在基于硅的三量子位量子計算系統內演示了糾錯，向大規模量子計算邁出了重要一步，也為實現實用型量子計算機奠定了基礎。日本國立自然科學研究院分子科學研 究所（IMS）科學家使用光鑷捕獲兩個冷卻到接近絕對零度（-273.15℃，是所有原子停止運動的假設溫度）且僅相隔一微米的原子，然后用僅發光10皮 秒（1皮秒為萬億分之一秒）的特殊激光束操縱原子，成功執行了世界上最快的雙量子位門，其運行時間僅為6.5納秒（1納秒為十億分之一秒）。該成果有望催 生全新的量子計算機硬件，突破目前正在開發的超導和離子阱量子計算機的限制。橫濱國立大學研究人員找到了一種可精確控制量子比特方法，這一進展是朝著更大 規模量子計算邁出的一步。

日本理化學研究所和東京工業大學參與的一個國際研究小組利用重離子加速器，生成了過剩中子數達16個的新同位素——鈉39，確認了鈉同位素束縛中子數的限值。

日美科學家在實驗室將鐿原子冷卻到絕對零度之上十億分之一攝氏度，這一溫度甚至比最深的深空還要冷，他們造出的冷卻物質甚至比太空中已知最冷的區域——旋鏢星云還要冷。

日本國立聚變科學研究所與美國威斯康星大學合作的研究團隊，首次在世界上發現了大型螺旋裝置中等離子體在熱量逸出時，湍流的運動速度比熱量快。這種湍流的特征使預測等離子體溫度的變化成為可能，對其觀測或將導致未來開發出一種實時控制等離子體溫度的方法。

大阪大學研究團隊在日本量子科學技術研究開發機構用超強J-KAREN激光照射世界上最薄、最強的石墨烯靶材，從而實現了直接高能離子加速，開啟了激光驅動離子加速的新機制。

日本科學 家在開發容錯量子計算機方面取得重要突破。他們驗證了硅雙量子位門保真度，超越了容錯計算機的閾值（99%）。日本理化學研究所研究團隊創建了雙電子量子 位，實現了99.8%的單量子位保真度和99.5%的雙量子位保真度。研究結果首次使自旋量子位在通用量子控制性能方面與超導電路和離子陷阱相抗衡。（科 技日報記者?張夢然）

法國 France

LHC三年升級完畢重啟 物質世界研究成果頗豐

2022年，位于法瑞邊境的歐洲核子研究中心大型強子對撞機（LHC）3年升級完畢重新啟動，在不到一年的時間內斬獲頗豐。

4月，LHC的緊湊渺子線圈（CMS）合作組對頂夸克的質量進行了迄今最精確的測量，新測量出來的質量值誤差不超過0.22%。研究人員表示，精確了解頂夸克的質量對于科學家們在最小尺度上理解宇宙至關重要。

7月，粒子家族喜迎新成員，LHC上底夸克探測器（LHCb）實驗合作組宣布，他們觀察到3種新粒子：一種新“五夸克態”和首對“四夸克態”，后者包括一種新“四夸克態”，這一最新發現將幫助物理學家更好地理解夸克如何“成群結隊”形成復合粒子。

10月，CMS合作組發表論文稱，他們對希格斯玻色子的質量分布——“寬度”作了迄今最精確測量：3.2兆電子伏特。這與標準模型預測一致，但比此前測量更精確，此前測量僅指出其寬度必須小于9.2兆電子伏特。

11月，LHC開展測試，鉛原子核被加速并發生了核子—核子碰撞，對撞能量創下5.36太電子伏特的最高能量紀錄，為2023年以后開展的鉛—鉛對撞奠定了基礎。歐洲核子研究中心指出，該對撞測試是LHC開展大型重離子對撞機實驗的一個重要里程碑。

12月，LHC研究團隊發表論文認為，由反質子和反中子組成的輕反原子核或能在銀河系中穿越很長的距離。這一發現表明，這些反原子核或能用于尋找暗物質。（科技日報駐法國記者?李宏策）

英國 The UK

量子重力儀走出實驗室 粒子物理研究深入極微

在基礎研究領域，英國科學家所取得的進展主要集中于量子技術、粒子物理等。

2022 年2月，伯明翰大學科學家發表研究稱，世界上首臺非實驗室條件下的量子重力梯度儀問世，其可找到隱藏在地下的物體，對學界、業界和國家安全等方面將產生深 遠影響。10月，布里斯托爾大學等機構開發出了第一個真正可擴展的算法，在量子計算機上揭示了強關聯電子系統的重要特性，有望催生更高效的太陽能電池。

在粒子物 理學領域，小小的粒子激起了科學家們無限興趣。英國科學家制造出一種新型“納米皮氏培養皿”，并在此基礎上首次拍攝到單原子在液體中“游泳”的圖像，這一 成果有望促進制氫等綠色技術的發展。此外，英國物理學家在冷卻到接近絕對零度的隔離室中捕獲了單個電子，并對其關鍵的量子特性——磁矩進行了測量，這是科 學家迄今對單個粒子進行的最精確測量，有助揭示在最小尺度上可能會發生的新物理現象。

牛津大學 發表了一個粒子物理學的基礎數學新理論，有望揭示物理學家長期以來一直試圖解決的難題。包括樸茨茅斯大學科學家在內的一個國際團隊，則利用來自太空和地面 望遠鏡的新數據，在外太空檢驗了愛因斯坦的引力理論。英國和德國的科學家團隊發現，當二維電子系統暴露于太赫茲波中時，會產生一種新物理效應——“平面內 光電效應”，這一最新發現有望催生更靈敏的太赫茲探測器，可廣泛應用于安全、醫學、通信等領域。（科技日報記者?劉?霞）

韓國 South Korea

加大量子計算與互聯網開發 推進量子領域國際標準制定

韓國政府及基礎科學研究界認為，未來5年是量子生態系統中一個非常重要的轉折點，如果現在不加快對該領域的投入，今后將遠遠落后于技術領先國家。

2022 年6月初，韓國科學技術信息通信部長官李宗昊參觀韓國標準與科學研究院（KRISS）量子計算實驗室，同時宣布開發50量子比特量子計算機和量子互聯網。 為此，韓國政府發起了一個由數十家研究機構和私營公司組成的工作組，計劃在2026年底前開發一臺50量子比特的量子計算機。

量子互聯 網方面，韓國正在建設基于量子密碼通信技術的800公里國家網絡，相關技術由韓國寬帶互聯網服務運營商SK電信提供。SK電信方面表示，通過引入軟件定義 的網絡技術，實現動態高效的網絡配置，以提高網絡性能和監控能力，可快速靈活地應對流量的突然增加。同時，該融合網絡具有出色的可擴展性，因為它只需添加 量子密鑰分發（QKD）即可輕松形成量子加密服務部分，實現了基于量子力學的加密協議。

在制定國 際標準方面，韓國也在不斷發力。6月，韓國電子通信研究院量子技術研究組長樸成洙被任命為國際電工委員會“量子技術標準化評價組”主席。韓國業界認為，韓 國人擔任量子計算、量子通信、量子傳感器等量子技術領域國際標準組織的標準化評估組主席，有望在未來的國際標準化進程中積極體現韓國技術，在搶占量子科技 領域的國際標準方面占得先機。（科技日報駐韓國記者?薛嚴）

以色列 Israel

巨資投入量子計算 雙軌并行強調自主

2022年，以色列正式加入全球量子計算機研制競賽。

2月下 旬，以色列創新局和國防部聯合宣布將投資6190萬美元，建立以色列首臺國有量子計算機。該計劃由“雙軌”同時運行：創新局負責牽頭在一年內建造一臺20 比特的量子計算機，該計劃可能與外國公司合作，但要求外國公司必須在以色列國內建立“實體”，其目標是在以境內建立研制量子計算機的知識基礎，包括培訓以 色列工程師；國防部則在學術界和工業界的支持下領導建立一個“國家量子能力中心”，該中心將具備研制量子計算機的全部能力，使以色列未來能夠在不依賴外國 實體的情況下建造和運行本國的量子計算機。

3月下旬，以色列魏茲曼研究所基于“離子阱”技術研制出一臺5比特量子計算機，成為以色列首臺量子計算機，標志著該國成為全球為數不多的可以研制量子計算機的國家之一。同時，魏茲曼研究所還在研制一種規模更大的量子計算機，據稱可能達到64量子比特，最快將在一年后推出。

7月，以 色列國有量子計算機計劃取得進展。以創新局宣布將投資2900萬美元，建設一個由以色列初創公司“量子機器”領導的量子計算研究中心，該中心將開展超導量 子比特、冷離子和光學計算等3種量子處理技術的研究，并負責建造以色列國有首臺量子計算機。（科技日報駐以色列記者?胡定坤）