正在閱讀:

挖掘量子技術(shù)的潛力:巨大信息容量和糾纏加密

掃一掃下載界面新聞APP

挖掘量子技術(shù)的潛力:巨大信息容量和糾纏加密

在量子的微觀世界里,有怎樣的神奇現(xiàn)象?量子與信息加密有什么關(guān)系?量子有哪些優(yōu)勢?

文|創(chuàng)瞰巴黎 Isabelle Dumé

編輯|Meister Xia

Laurent Sanchez-Palencia

法國國家科學(xué)研究中心(CNRS)量子物理學(xué)研究主任、巴黎綜合理工大學(xué)教授

導(dǎo)讀

巴黎綜合理工大學(xué)教授Laurent Sanchez-Palencia的課題組正在量子尺度上研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)。在量子的微觀世界里,有怎樣的神奇現(xiàn)象?量子與信息加密有什么關(guān)系?量子有哪些優(yōu)勢?“量子優(yōu)勢”如何實(shí)現(xiàn)?研究量子技術(shù)有哪些應(yīng)用場景?

一覽:

  • 目前,學(xué)者正在對“準(zhǔn)周期”材料的活動進(jìn)行建模。此類材料很復(fù)雜,無法在原子尺度上進(jìn)行研究。
  • 學(xué)者想要探索當(dāng)原子之間的相互作用導(dǎo)致新的量子相(如玻色玻璃)出現(xiàn)時(shí),會產(chǎn)生什么效應(yīng)。
  • 糾纏是一種量子現(xiàn)象,測量一個(gè)粒子的狀態(tài),就能知道其糾纏伴侶的狀態(tài)。
  • 量子計(jì)算機(jī)至少需要使用幾十萬個(gè)量子位(量子比特),才能具有“量子優(yōu)勢”。
  • 當(dāng)前技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的主要障礙是量子退相干現(xiàn)象:這是量子位與環(huán)境相互作用的結(jié)果,破壞了它們的糾纏。

巴黎綜合理工大學(xué)教授Laurent Sanchez-Palencia的課題組正在量子尺度上研究物質(zhì)結(jié)構(gòu),在量子的微觀世界里,波和粒子效應(yīng)(如干涉和糾纏)相互交織,粒子之間的相互作用很強(qiáng)烈。Sanchez-Palencia還參與了巴黎綜合理工學(xué)院和巴黎綜合理工大學(xué)的量子技術(shù)課程的開發(fā)。

課題組目前正在對量子進(jìn)行模擬,以了解“準(zhǔn)周期”材料在低溫下的行為規(guī)律。由于這些材料太復(fù)雜,無法在原子尺度上完全描述,只有使用量子模擬才能更深入地理解,這與高溫超導(dǎo)體和量子磁學(xué)的情況類似。

極小模型的理論結(jié)果可以在被稱為“光學(xué)晶格”的可控系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)并測試。“光學(xué)晶格”由溫度極低(10-10K)的原子組成,并通過激光束固定在一起。適當(dāng)數(shù)量的激光束在平面上指向同一方向時(shí),會生成一個(gè)奇異的系統(tǒng),介于有序和無序之間(在長維度上有序但非周期性有序),即所謂的準(zhǔn)周期系統(tǒng)。

01 玻色玻璃”量子相

學(xué)者正在研究當(dāng)原子間的相互作用導(dǎo)致“玻色玻璃”(一種新量子相)出現(xiàn)時(shí),會發(fā)生什么現(xiàn)象。玻色玻璃是一種特殊類型的絕緣體,理論上只應(yīng)出現(xiàn)在無序或準(zhǔn)周期的結(jié)構(gòu)中。標(biāo)準(zhǔn)絕緣體的基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)之間有一個(gè)能級。這意味著只有強(qiáng)大的電場才能激發(fā)電荷并使其運(yùn)動。在玻色玻璃中,沒有這樣的能級,但電荷被限制在非常局部的區(qū)域,不允許電流流動。

玻色玻璃最早是在20世紀(jì)80年代末被預(yù)測到的,但從未在實(shí)驗(yàn)中明確地觀察到,即使在冷原子系統(tǒng)中也是如此。事實(shí)上,冷原子從來都不是完全冷的,即使在低至10-9K的溫度,熱波動也會破壞量子相。然而,Sanchez-Palencia的課題組最近做出了一個(gè)大膽的預(yù)測:盡管存在熱波動,玻色玻璃仍可以穩(wěn)定下來并被觀察到。他們目前正在設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),希望觀察到這種奇異的相態(tài)。

玻色玻璃有許多神奇的特質(zhì)。例如,它們通常是非遍歷系統(tǒng),與傳統(tǒng)的遍歷系統(tǒng)相反。在遍歷系統(tǒng)中,每一個(gè)粒子都會經(jīng)過可支配空間中的每一個(gè)點(diǎn)至少一次,從而達(dá)到熱力學(xué)平衡。19世紀(jì)末提出的玻爾茲曼理論很好地描述了這種情況。迄今為止的觀測數(shù)據(jù)顯示,無論是微米級別的物體,還是恒星、星系尺寸的物體,都符合遍歷系統(tǒng)的規(guī)律:系統(tǒng)在所有可能的狀態(tài)之間切換,沿著允許它快速切換的路徑波動。但是,在非遍歷系統(tǒng)中,這種遍歷性被系統(tǒng)中的不均勻性所阻止。因此,此類系統(tǒng)被困在一個(gè)包含其可能狀態(tài)的子集中,遠(yuǎn)離平衡。

02 糾纏現(xiàn)象與信息加密

糾纏是Sanchez-Palencia課題組研究的另一個(gè)純量子現(xiàn)象。兩個(gè)或兩個(gè)以上的粒子可以具有比經(jīng)典物理學(xué)所允許的更強(qiáng)的相關(guān)性。例如,量子粒子的可觀測性質(zhì)通常是不確定的,因此測量結(jié)果是隨機(jī)變化的。然而,當(dāng)粒子糾纏時(shí),無論粒子之間的距離如何,只要確定一個(gè)粒子的狀態(tài),就能立即決定另一個(gè)粒子的狀態(tài)。愛因斯坦稱量子糾纏為強(qiáng)大的“遠(yuǎn)距離靈異現(xiàn)象”,似乎超越了空間和時(shí)間。利用這一現(xiàn)象,只要測量一個(gè)粒子的狀態(tài)(比如一個(gè)電子的自旋),就能確定其糾纏對象狀態(tài)(另一個(gè)電子的自旋),不需要觀測。

作為一種驚人的遠(yuǎn)距離效應(yīng),量子糾纏的應(yīng)用才剛剛起步,暫時(shí)還局限于通訊加密。簡單地說,假設(shè)發(fā)送方和接收方共享一對糾纏對,測量結(jié)果隨機(jī)但相同。為了攔截通信,竊聽者也必須進(jìn)行測量,測量結(jié)果同樣是隨機(jī)的,但重點(diǎn)是,竊聽行為會改變糾纏配對,導(dǎo)致發(fā)送器和接收器的測量不再相關(guān)——收發(fā)雙方可以通過比對各自測量結(jié)果來驗(yàn)證。量子糾纏加密方法的優(yōu)勢在于,以往很難探測到的竊聽,在量子世界基本定律下暴露無遺。

量子測量結(jié)果隨機(jī)性的其他應(yīng)用,還包括制造完全隨機(jī)數(shù)生成器和完全隨機(jī)密鑰等。

03 量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化之路

量子隨機(jī)數(shù)生成器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了市場化,使用該技術(shù)的首款手機(jī)也已問世。糾纏態(tài)所能承載的信息量大得驚人,遠(yuǎn)多于單個(gè)粒子,故量子糾纏也可用于密集編碼。

單個(gè)粒子只能包含了關(guān)于其自身狀態(tài)的信息,而一群粒子的子集可以無限多,每個(gè)子集都包含粒子之間相關(guān)性的信息。這種效應(yīng)允許在量子比特(又稱量子位)結(jié)構(gòu)中編碼海量信息。標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)二進(jìn)制位只能取0或1的值,而量子位可以同時(shí)取兩個(gè)值,也可以取0和1的任意組合。

04 “量子優(yōu)勢”如何實(shí)現(xiàn)?

量子比特將是未來量子計(jì)算機(jī)的基本組成部分。利用它們的量子特性,特別是糾纏,可以解決復(fù)雜的計(jì)算問題,使設(shè)備的計(jì)算速度超過當(dāng)今最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī),讓計(jì)算能力指數(shù)級增長。量子比特可以由多種現(xiàn)有材料平臺制造,例如超導(dǎo)量子位、原子捕獲、離子捕獲。未來還會有更多制造手段,比如使用光子量子處理器。

近年來量子比特技術(shù)取得了令人矚目的進(jìn)展。然而,在量子計(jì)算機(jī)能使用幾十萬到幾百萬個(gè)量子位之前,無法形成真正的“量子優(yōu)勢”。當(dāng)前的技術(shù)只能制造出大約一百個(gè)量子位的計(jì)算機(jī),未來還有很長的路要走。

“當(dāng)前的技術(shù)只能制造出大約一百個(gè)量子位的計(jì)算機(jī)。”

量子技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的主要障礙是量子退相干現(xiàn)象:量子位與其環(huán)境相互作用,會破壞糾纏。為了避免或者至少限制這種情況,通常有必要在接近0K的溫度下操作量子位,保護(hù)它們免受環(huán)境影響。從原理而言,大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)的誕生不存在障礙,但仍有一些實(shí)際問題需要解決,比如是否可以從根本上克服退相干,以及一些工藝上的挑戰(zhàn)??v觀世界各地,許多國家政府和私人投資者都在斥資尋求解決方案。

在短期內(nèi),制造對退相干不太敏感的量子模擬器或許更有前景。量子模擬器可以理解為專用量子計(jì)算機(jī),其架構(gòu)為某些特定任務(wù)而優(yōu)化。量子模擬器特別擅長求解多變量函數(shù)的最小值,很適合那些使用且需要優(yōu)化復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)。此類網(wǎng)絡(luò)包含大量變量,量子模擬器可以以傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的方式對其進(jìn)行優(yōu)化。

發(fā)展量子計(jì)算所需的大部分技術(shù)都已存在,現(xiàn)在的問題是為量子計(jì)算尋找有經(jīng)濟(jì)效益的應(yīng)用場景,畢竟它昂貴且耗能高。不過,量子計(jì)算可以有極廣的應(yīng)用范圍,遠(yuǎn)超出我們的想象。近年的研究突破有望催生一系列全新、顛覆性的技術(shù)。Sanchez-Palencia常提醒學(xué)生,不僅要研究量子計(jì)算機(jī),還需要研究其輔助配套技術(shù)。后者也許微不足道,但對于新型量子技術(shù)的萌生不可或缺。

05 巴黎綜合理工學(xué)院的量子技術(shù)基礎(chǔ)教育

目前,各個(gè)層次的學(xué)習(xí)者都迫切需要接受量子力學(xué)科普和教育,而這正是巴黎綜合理工學(xué)院物理教學(xué)多年來的一大工作重點(diǎn)。所有的學(xué)生,無論是否有意攻讀物理或工科類專業(yè),在入學(xué)的第一年都必須完成量子力學(xué)相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)校的這份堅(jiān)持已經(jīng)產(chǎn)生了積極效應(yīng):當(dāng)前法國許多量子力學(xué)領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)都是由巴黎綜合理工學(xué)院的畢業(yè)生創(chuàng)辦的。

為了讓學(xué)生們做好準(zhǔn)備迎接量子技術(shù)新發(fā)展,巴黎綜合理工學(xué)院幾年前開設(shè)了“量子科學(xué)與技術(shù)”課程,帶領(lǐng)學(xué)生了解量子物理學(xué)最前沿的研究成果,特別是糾纏效應(yīng)及其應(yīng)用方式。課程還介紹了基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)的關(guān)系:盡管媒體報(bào)道中的量子技術(shù)神乎其神,但量子物理學(xué)仍處于萌芽階段,需要深入了解、繼續(xù)開發(fā)的內(nèi)容還有很多。

巴黎綜合理工學(xué)院的碩士和博士專業(yè)與巴黎綜合理工大學(xué)(IP Paris)的各大學(xué)院密切合作,力爭從全球各地招募最優(yōu)秀的生源。碩士一年級的學(xué)生能直接加入大學(xué)院校的課題組,以加強(qiáng)學(xué)習(xí)和研究實(shí)踐的結(jié)合。此外,大學(xué)院校近日推出了量子力學(xué)繼續(xù)教育課程,專門針對沒有相關(guān)專業(yè)背景的工程技術(shù)人員。此類課程還特別適合剛剛涉入量子領(lǐng)域,需要掌握具體技能的企業(yè)管理者和產(chǎn)品研發(fā)人員,無論是來自中小企業(yè)還是大型企業(yè)。

巴黎綜合理工大學(xué)還與巴黎薩克雷大學(xué)的薩克雷量子研究所開展重點(diǎn)量子學(xué)研究,雙方優(yōu)勢互補(bǔ)。在國家層面,去年法國國家科研署新成立了一個(gè)量子技術(shù)聯(lián)盟。

 

本文為轉(zhuǎn)載內(nèi)容,授權(quán)事宜請聯(lián)系原著作權(quán)人。

評論

暫無評論哦,快來評價(jià)一下吧!

下載界面新聞

微信公眾號

微博

挖掘量子技術(shù)的潛力:巨大信息容量和糾纏加密

在量子的微觀世界里,有怎樣的神奇現(xiàn)象?量子與信息加密有什么關(guān)系?量子有哪些優(yōu)勢?

文|創(chuàng)瞰巴黎 Isabelle Dumé

編輯|Meister Xia

Laurent Sanchez-Palencia

法國國家科學(xué)研究中心(CNRS)量子物理學(xué)研究主任、巴黎綜合理工大學(xué)教授

導(dǎo)讀

巴黎綜合理工大學(xué)教授Laurent Sanchez-Palencia的課題組正在量子尺度上研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)。在量子的微觀世界里,有怎樣的神奇現(xiàn)象?量子與信息加密有什么關(guān)系?量子有哪些優(yōu)勢?“量子優(yōu)勢”如何實(shí)現(xiàn)?研究量子技術(shù)有哪些應(yīng)用場景?

一覽:

  • 目前,學(xué)者正在對“準(zhǔn)周期”材料的活動進(jìn)行建模。此類材料很復(fù)雜,無法在原子尺度上進(jìn)行研究。
  • 學(xué)者想要探索當(dāng)原子之間的相互作用導(dǎo)致新的量子相(如玻色玻璃)出現(xiàn)時(shí),會產(chǎn)生什么效應(yīng)。
  • 糾纏是一種量子現(xiàn)象,測量一個(gè)粒子的狀態(tài),就能知道其糾纏伴侶的狀態(tài)。
  • 量子計(jì)算機(jī)至少需要使用幾十萬個(gè)量子位(量子比特),才能具有“量子優(yōu)勢”。
  • 當(dāng)前技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的主要障礙是量子退相干現(xiàn)象:這是量子位與環(huán)境相互作用的結(jié)果,破壞了它們的糾纏。

巴黎綜合理工大學(xué)教授Laurent Sanchez-Palencia的課題組正在量子尺度上研究物質(zhì)結(jié)構(gòu),在量子的微觀世界里,波和粒子效應(yīng)(如干涉和糾纏)相互交織,粒子之間的相互作用很強(qiáng)烈。Sanchez-Palencia還參與了巴黎綜合理工學(xué)院和巴黎綜合理工大學(xué)的量子技術(shù)課程的開發(fā)。

課題組目前正在對量子進(jìn)行模擬,以了解“準(zhǔn)周期”材料在低溫下的行為規(guī)律。由于這些材料太復(fù)雜,無法在原子尺度上完全描述,只有使用量子模擬才能更深入地理解,這與高溫超導(dǎo)體和量子磁學(xué)的情況類似。

極小模型的理論結(jié)果可以在被稱為“光學(xué)晶格”的可控系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)并測試?!肮鈱W(xué)晶格”由溫度極低(10-10K)的原子組成,并通過激光束固定在一起。適當(dāng)數(shù)量的激光束在平面上指向同一方向時(shí),會生成一個(gè)奇異的系統(tǒng),介于有序和無序之間(在長維度上有序但非周期性有序),即所謂的準(zhǔn)周期系統(tǒng)。

01 玻色玻璃”量子相

學(xué)者正在研究當(dāng)原子間的相互作用導(dǎo)致“玻色玻璃”(一種新量子相)出現(xiàn)時(shí),會發(fā)生什么現(xiàn)象。玻色玻璃是一種特殊類型的絕緣體,理論上只應(yīng)出現(xiàn)在無序或準(zhǔn)周期的結(jié)構(gòu)中。標(biāo)準(zhǔn)絕緣體的基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)之間有一個(gè)能級。這意味著只有強(qiáng)大的電場才能激發(fā)電荷并使其運(yùn)動。在玻色玻璃中,沒有這樣的能級,但電荷被限制在非常局部的區(qū)域,不允許電流流動。

玻色玻璃最早是在20世紀(jì)80年代末被預(yù)測到的,但從未在實(shí)驗(yàn)中明確地觀察到,即使在冷原子系統(tǒng)中也是如此。事實(shí)上,冷原子從來都不是完全冷的,即使在低至10-9K的溫度,熱波動也會破壞量子相。然而,Sanchez-Palencia的課題組最近做出了一個(gè)大膽的預(yù)測:盡管存在熱波動,玻色玻璃仍可以穩(wěn)定下來并被觀察到。他們目前正在設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),希望觀察到這種奇異的相態(tài)。

玻色玻璃有許多神奇的特質(zhì)。例如,它們通常是非遍歷系統(tǒng),與傳統(tǒng)的遍歷系統(tǒng)相反。在遍歷系統(tǒng)中,每一個(gè)粒子都會經(jīng)過可支配空間中的每一個(gè)點(diǎn)至少一次,從而達(dá)到熱力學(xué)平衡。19世紀(jì)末提出的玻爾茲曼理論很好地描述了這種情況。迄今為止的觀測數(shù)據(jù)顯示,無論是微米級別的物體,還是恒星、星系尺寸的物體,都符合遍歷系統(tǒng)的規(guī)律:系統(tǒng)在所有可能的狀態(tài)之間切換,沿著允許它快速切換的路徑波動。但是,在非遍歷系統(tǒng)中,這種遍歷性被系統(tǒng)中的不均勻性所阻止。因此,此類系統(tǒng)被困在一個(gè)包含其可能狀態(tài)的子集中,遠(yuǎn)離平衡。

02 糾纏現(xiàn)象與信息加密

糾纏是Sanchez-Palencia課題組研究的另一個(gè)純量子現(xiàn)象。兩個(gè)或兩個(gè)以上的粒子可以具有比經(jīng)典物理學(xué)所允許的更強(qiáng)的相關(guān)性。例如,量子粒子的可觀測性質(zhì)通常是不確定的,因此測量結(jié)果是隨機(jī)變化的。然而,當(dāng)粒子糾纏時(shí),無論粒子之間的距離如何,只要確定一個(gè)粒子的狀態(tài),就能立即決定另一個(gè)粒子的狀態(tài)。愛因斯坦稱量子糾纏為強(qiáng)大的“遠(yuǎn)距離靈異現(xiàn)象”,似乎超越了空間和時(shí)間。利用這一現(xiàn)象,只要測量一個(gè)粒子的狀態(tài)(比如一個(gè)電子的自旋),就能確定其糾纏對象狀態(tài)(另一個(gè)電子的自旋),不需要觀測。

作為一種驚人的遠(yuǎn)距離效應(yīng),量子糾纏的應(yīng)用才剛剛起步,暫時(shí)還局限于通訊加密。簡單地說,假設(shè)發(fā)送方和接收方共享一對糾纏對,測量結(jié)果隨機(jī)但相同。為了攔截通信,竊聽者也必須進(jìn)行測量,測量結(jié)果同樣是隨機(jī)的,但重點(diǎn)是,竊聽行為會改變糾纏配對,導(dǎo)致發(fā)送器和接收器的測量不再相關(guān)——收發(fā)雙方可以通過比對各自測量結(jié)果來驗(yàn)證。量子糾纏加密方法的優(yōu)勢在于,以往很難探測到的竊聽,在量子世界基本定律下暴露無遺。

量子測量結(jié)果隨機(jī)性的其他應(yīng)用,還包括制造完全隨機(jī)數(shù)生成器和完全隨機(jī)密鑰等。

03 量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化之路

量子隨機(jī)數(shù)生成器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了市場化,使用該技術(shù)的首款手機(jī)也已問世。糾纏態(tài)所能承載的信息量大得驚人,遠(yuǎn)多于單個(gè)粒子,故量子糾纏也可用于密集編碼。

單個(gè)粒子只能包含了關(guān)于其自身狀態(tài)的信息,而一群粒子的子集可以無限多,每個(gè)子集都包含粒子之間相關(guān)性的信息。這種效應(yīng)允許在量子比特(又稱量子位)結(jié)構(gòu)中編碼海量信息。標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)二進(jìn)制位只能取0或1的值,而量子位可以同時(shí)取兩個(gè)值,也可以取0和1的任意組合。

04 “量子優(yōu)勢”如何實(shí)現(xiàn)?

量子比特將是未來量子計(jì)算機(jī)的基本組成部分。利用它們的量子特性,特別是糾纏,可以解決復(fù)雜的計(jì)算問題,使設(shè)備的計(jì)算速度超過當(dāng)今最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī),讓計(jì)算能力指數(shù)級增長。量子比特可以由多種現(xiàn)有材料平臺制造,例如超導(dǎo)量子位、原子捕獲、離子捕獲。未來還會有更多制造手段,比如使用光子量子處理器。

近年來量子比特技術(shù)取得了令人矚目的進(jìn)展。然而,在量子計(jì)算機(jī)能使用幾十萬到幾百萬個(gè)量子位之前,無法形成真正的“量子優(yōu)勢”。當(dāng)前的技術(shù)只能制造出大約一百個(gè)量子位的計(jì)算機(jī),未來還有很長的路要走。

“當(dāng)前的技術(shù)只能制造出大約一百個(gè)量子位的計(jì)算機(jī)?!?/p>

量子技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的主要障礙是量子退相干現(xiàn)象:量子位與其環(huán)境相互作用,會破壞糾纏。為了避免或者至少限制這種情況,通常有必要在接近0K的溫度下操作量子位,保護(hù)它們免受環(huán)境影響。從原理而言,大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)的誕生不存在障礙,但仍有一些實(shí)際問題需要解決,比如是否可以從根本上克服退相干,以及一些工藝上的挑戰(zhàn)??v觀世界各地,許多國家政府和私人投資者都在斥資尋求解決方案。

在短期內(nèi),制造對退相干不太敏感的量子模擬器或許更有前景。量子模擬器可以理解為專用量子計(jì)算機(jī),其架構(gòu)為某些特定任務(wù)而優(yōu)化。量子模擬器特別擅長求解多變量函數(shù)的最小值,很適合那些使用且需要優(yōu)化復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)。此類網(wǎng)絡(luò)包含大量變量,量子模擬器可以以傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的方式對其進(jìn)行優(yōu)化。

發(fā)展量子計(jì)算所需的大部分技術(shù)都已存在,現(xiàn)在的問題是為量子計(jì)算尋找有經(jīng)濟(jì)效益的應(yīng)用場景,畢竟它昂貴且耗能高。不過,量子計(jì)算可以有極廣的應(yīng)用范圍,遠(yuǎn)超出我們的想象。近年的研究突破有望催生一系列全新、顛覆性的技術(shù)。Sanchez-Palencia常提醒學(xué)生,不僅要研究量子計(jì)算機(jī),還需要研究其輔助配套技術(shù)。后者也許微不足道,但對于新型量子技術(shù)的萌生不可或缺。

05 巴黎綜合理工學(xué)院的量子技術(shù)基礎(chǔ)教育

目前,各個(gè)層次的學(xué)習(xí)者都迫切需要接受量子力學(xué)科普和教育,而這正是巴黎綜合理工學(xué)院物理教學(xué)多年來的一大工作重點(diǎn)。所有的學(xué)生,無論是否有意攻讀物理或工科類專業(yè),在入學(xué)的第一年都必須完成量子力學(xué)相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)校的這份堅(jiān)持已經(jīng)產(chǎn)生了積極效應(yīng):當(dāng)前法國許多量子力學(xué)領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)都是由巴黎綜合理工學(xué)院的畢業(yè)生創(chuàng)辦的。

為了讓學(xué)生們做好準(zhǔn)備迎接量子技術(shù)新發(fā)展,巴黎綜合理工學(xué)院幾年前開設(shè)了“量子科學(xué)與技術(shù)”課程,帶領(lǐng)學(xué)生了解量子物理學(xué)最前沿的研究成果,特別是糾纏效應(yīng)及其應(yīng)用方式。課程還介紹了基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)的關(guān)系:盡管媒體報(bào)道中的量子技術(shù)神乎其神,但量子物理學(xué)仍處于萌芽階段,需要深入了解、繼續(xù)開發(fā)的內(nèi)容還有很多。

巴黎綜合理工學(xué)院的碩士和博士專業(yè)與巴黎綜合理工大學(xué)(IP Paris)的各大學(xué)院密切合作,力爭從全球各地招募最優(yōu)秀的生源。碩士一年級的學(xué)生能直接加入大學(xué)院校的課題組,以加強(qiáng)學(xué)習(xí)和研究實(shí)踐的結(jié)合。此外,大學(xué)院校近日推出了量子力學(xué)繼續(xù)教育課程,專門針對沒有相關(guān)專業(yè)背景的工程技術(shù)人員。此類課程還特別適合剛剛涉入量子領(lǐng)域,需要掌握具體技能的企業(yè)管理者和產(chǎn)品研發(fā)人員,無論是來自中小企業(yè)還是大型企業(yè)。

巴黎綜合理工大學(xué)還與巴黎薩克雷大學(xué)的薩克雷量子研究所開展重點(diǎn)量子學(xué)研究,雙方優(yōu)勢互補(bǔ)。在國家層面,去年法國國家科研署新成立了一個(gè)量子技術(shù)聯(lián)盟。

 

本文為轉(zhuǎn)載內(nèi)容,授權(quán)事宜請聯(lián)系原著作權(quán)人。