AP量子快报（168）| 可编程光子平台实现多拓扑晶格量子行走

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这是第168期“AP量子快报”，欢迎持续关注！

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摘要

• 加拿大渥太华大学基于可编程光子平台实现多拓扑晶格量子行走

• 北京大学基于台阶几何引导实现菱方石墨烯可控制备新突破

• 北京量子信息科学研究院实现具有可调在位相互作用的玻色-哈伯德模型

• 华南师范大学实现量子存储辅助按需微波-光量子转换

• 美国海军研究实验室发布量子研究路线图

• 日澳签署量子合作备忘录

• 美国QuEra和英国国家量子计算中心共建中性原子商用测试基地

• 美国国家标准与技术研究院发布三项后量子加密国家标准

光子量子行走是模拟晶格拓扑动力学、拓扑物态的核心实验载体，但现有的光子架构难以兼顾可重构性、可扩展性与周期性边界条件实现。加拿大渥太华大学研究团队搭建了三空间光调制器自由空间光子系统，通过离散采样倒易晶格引入周期边界，可编程完成一维环形、二维柱面、环面晶格量子行走。研究人员观测到局域态与波包演化，发现准动量取值会改变波包重聚焦、呼吸振荡规律，实现环面可控绕行轨迹，并证实柱面量子行走可等效为带高维硬币的一维行走。该平台可直接计算任意演化步数幺正变换，实验与理论匹配度超过90%，为拓扑晶格动力学提供通用光子模拟方案，还可拓展至单光子实验与其他量子模拟体系。相关成果发表于Advanced Photonics 。

论文链接：

https://www.researching.cn/articles/OJb1cf4ce0944219aa

近年来，新型的菱方堆垛（ABC）石墨烯逐渐进入物理学家的视野；它展现出独特的平带电子结构和拓扑特性，并诱导强电子关联和拓扑量子态，是探索奇特量子效应的理想平台。北京大学刘开辉、卢晓波团队提出一种“台阶几何引导外延”策略，通过精确调控石墨烯的层间滑移，实现了大面积、高纯度菱方堆垛石墨烯的可控制备。团队建立并完善了从少层到约200层菱方石墨烯的拉曼光谱和本征能带结构参考数据集，并利用纳米角分辨光电子能谱观测到了费米能级附近的平带结构。同时在量子输运测量中，团队在菱方石墨烯器件中观测到层间反铁磁绝缘态、量子反常霍尔效应等，证明了菱方石墨烯样品的优异晶体质量和宏观均匀性。相关成果发表于Science 。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aed9202

量子行走是研究粒子输运、拓扑物态、任意子物理和多体量子动力学的重要工具；其中，两粒子量子行走由于同时包含粒子统计、相互作用和量子关联等核心物理过程，被认为是自下而上理解复杂多体动力学的重要出发点。北京量子信息科学研究院于海峰、张静宁团队基于超导三能级量子单元（qutrit）阵列和弗洛凯（Floquet）工程方法，实现了具有可调在位相互作用的玻色-哈伯德模型模拟，并系统观测了两粒子量子行走过程中密度关联、纠缠负性和量子失谐的演化行为。相关成果发表于Physical Review Letters 。

论文链接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/hj9h-3tjc

超导量子比特产生的微波光子光纤传输损耗极高，需微波-光转换器完成光子频段转换，而传统转换方案缺少量子存储同步缓存能力，且噪声高，难以搭建量子互联网。华南师范大学朱诗亮、颜辉团队依托冷铷里德堡原子系综与级联电磁诱导透明，研制出量子存储一体化的按需微波-光量子转换器；该器件可先缓存微波光子再按需转为光-光子，无腔条件下50 ns存储效率达90%，带宽为2.3 MHz、等效噪声温度为26K，远程量子比特纠缠生成速率是传统方案的近10倍。该工作揭示了光子数相关的里德堡退相干规律，器件兼容低温超导系统，可服务量子互联网、单光子微波探测等场景。相关成果发表于Nature Communications 。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-026-75752-9

美国海军研究实验室量子科学研究所发布最新量子研究战略路线图，全面对接美国国家级量子创新行政令，围绕国防实战需求确立四大核心攻关方向，涵盖量子传感与高精度导航定位、海军专用量子计算与算法、量子通信网络基础设施、抗恶劣环境量子器件材料与光子学技术。该项目旨在衔接基础科研与战场应用，支撑国防部“量子与战场信息主导权”战略，并通过人才培养与跨机构合作强化本土技术储备，确保美国在争议海防环境中的技术优势。

来源：

https://www.nrl.navy.mil/Media/News/Article/4554059/nrl-advances-the-navys-quantum-future-as-america-accelerates-quantum-innovation/c

日本科学技术政策担当大臣与澳大利亚工业与创新部长于悉尼签署量子科技创新合作备忘录。双方将在量子技术供应链、研发、商业化、初创企业支持与人才培养等领域加强合作，加速量子技术在印太区域推广落地。

来源：

https://www.industry.gov.au/news/australia-and-japan-strengthen-quantum-partnership

英国政府为扶持本土中性原子量子技术生态，引入美国QuEra落地硬件试验平台。基地面向全英国科研机构、制造企业开放容错中性原子比特调试、算法测试服务，降低本土初创企业硬件采购成本，服务于航空、传感器、药物仿真等方向的商业化研发。

来源：

https://thequbitreport.com/quantum-computing-weekly-round-up/2026/08/02/quantum-computing-weekly-round-up-week-ending-august-1-2026/

历经十年多轮测评，美国国家标准与技术研究院正式发布商用抗量子密码最终标准。标准包含密钥加密、数字签名算法，要求面向政务系统、金融机构、能源电网、卫星基础设施强制完成适配；全球安全芯片厂商、云服务商将要启动硬件固件、证书体系升级。美国互联网公司Cloudflare 已经率先上线基于新标准的量子安全双向TLS边缘网关服务。

来源：

https://quantumzeitgeist.com/quantum-zeitgeist-weekly-digest-37/

科学编辑 | 张强

编辑 | 徐睿

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