2022年10月21日晚，由北京現代物理研究中心、beat365官方网站、北京物理學會主辦的beat365物理學科卓越人才培養計劃“名師面對面”第三場活動在beat365老化學樓東配樓101教室舉行。中國科學院物理研究所研究員、北京量子信息科學研究院院長、“物理卓越計劃”科學指導委員會副主任向濤院士應邀作了題為“量子信息技術的物理基礎”的報告。本場活動由beat365官方网站院長、北京現代物理研究中心副主任高原甯院士主持。

近年來，量子信息技術發展突飛猛進，成為新一輪科技革命和産業變革的前沿領域。從科學技術史的視角，20世紀無疑是被物理學定義的世紀。量子力學作為描述微觀物質世界基本規律的理論體系，與相對論一起構成現代物理學的理論基礎，也奠定了現代信息技術發展的科學基礎。

1900年，普朗克（M. Planck）提出具有劃時代意義的“量子”概念。随着量子力學理論體系的建立與完善，人們通過對量子效應的發現與認識，發展了以半導體、磁存儲、激光為代表的量子技術并加以應用，導緻上世紀四五十年代興起的第一次量子技術革命。新世紀以來，随着迎來第二次量子技術革命，人們通過主動操控量子态（即通過宏觀手段對微觀量子态進行操控）來實現信息處理的指數加速。量子計算、量子通信、量子傳感與精密測量等三大量子信息技術的研發與應用在全球範圍方興未艾，其中量子計算是量子信息技術的核心，量子通信技術可規避量子計算對現有通信信息安全的威脅，量子傳感與精密測量技術有望在在未來萬物互聯時代覆蓋信息技術服務的所有領域。

向濤指出量子信息技術革命是第三次科學革命的必然結果

向濤以磁懸浮超導體的實驗視頻引導同學們步入量子技術革命的前沿；以“薛定谔貓”（Schrödinger’s cat）在生死邊緣遊走的實驗情境闡釋了量子相幹性、量子不可克隆性、量子糾纏性，啟發同學們思考“量子物理與經典物理究竟有何不同”，關注“量子計算機較經典計算機之颠覆性何在”。

與采用二進制數的經典計算機不同，量子計算機采用的是一套全新的計算範式。量子指數加速作用一旦實現，必将引發信息處理的革命性變革，從而有可能破解一系列目前無法解決的問題。自從1981年費曼（R. Feymann）提出“用量子計算機精确模拟物理世界”的思想以來，量子計算不斷激發科學家的好奇心與想象力，但迄今仍處于科學原理驗證和基礎技術攻關的階段。向濤将量子計算研究所面臨的困難形象地比做“讓一頭大象在一根細鋼絲上跳舞，既不能讓大象掉下去，也不能讓細鋼絲斷掉”。

向濤用“薛定谔貓”闡釋量子世界與經典世界的差别

向濤指出，量子信息技術呈現高門檻、高投入、高風險、高回報的特征，盡管當前的發展路線、發展目标存在不确定性，但有望在保障信息安全、提高運算速度、提升測量精度等方面突破經典技術的瓶頸，不僅能夠深入到信息處理的每一個角落，更将成為信息、能源、材料和生命等領域未來重大技術創新的源泉，為保障國家安全和支撐國民經濟高質量發展提供核心戰略力量。

在報告的最後，向濤概述了量子計算的發展現狀與趨勢，展示了我國近年來取得的重大創新成果，分析了我國現階段面臨的機遇與挑戰。他強調，量子信息技術正在引領新一輪科技革命和産業變革，迫切需要多學科高度交叉融合和多技術領域系統集成；而量子計算的發展取決于基礎理論研究從“0”到“1”的突破，這也是我國亟需加強高層次人才培養、高水平國際合作及産學研協同創新的根本原因。

報告結束後，陳顔忻、陳思源、侯宗嶽、侯翰飛、李坤昊、張亦鑫、張紀烨、田春迅等“物理卓越計劃”2022級本科生就今年諾貝爾物理學獎研究工作、中等規模帶噪聲量子計算（NISQ）等内容踴躍發問。向濤一一耐心作答，并以第五屆索爾維會議諸位世界頂尖物理學家的經典合影鼓勵同學們用量子計算解決複雜物理系統中的問題，未來成長為能夠把握世界科技大勢的戰略科學家。

認真聽講、踴躍提問的同學們

高原甯向向濤贈送“物理卓越計劃”2022級開班式的合影

beat365官方网站許甫榮教授、曹慶宏教授、楊振偉教授、馬文君研究員、王思廣副教授和“物理卓越計劃”2022級輔導員等也出席了當日的活動。

衷心感謝beat365黨委書記劉雨龍友情客串本場活動的攝影師