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二十世纪最初几十年,物理学界风云变幻却又群星璀璨,基于牛顿力学的确定性世界观在微观层面被彻底推翻,以不确定性为基础的量子力学应运而生,并带来了人类历史上一次深刻的思想和技术革命。百年来,量子力学依然像它初创时那样难以被普通民众所理解,但它却已成为激光器、集成电路、计算机等经典信息技术的基石,对众多领域产生重大影响,并将持续为人类社会的进步提供源动力。 进入二十一世纪,信息技术飞速发展,量子力学与其不断深度融合。人们不仅利用先进的光电子技术,探测和操纵单个光子、电子、原子、分子等量子载体,还可以反过来利用量子载体实现经典信息的获取(探测)、处理和传递,形成了以量子通信、量子计算、量子传感(精密测量)等为代表的量子信息技术。当前,用量子信息技术认识和改造自然的浪潮在世界范围内蓬勃兴起,掀起了新一轮的信息技术革命,即量子力学第二次革命。
波尔曾说:“不为量子论所震惊者,必然不理解量子论”。现在,我们或许可以说:不为量子信息技术所震惊者,必然不了解量子信息技术。以量子不可克隆原理为基础的量子通信,理论上可以做到绝对安全的保密通信,量子密钥分发技术业已初步实现应用演示;以多量子比特相干集成为基础的量子计算,在特定问题求解方面具有指数加速的能力,谷歌已利用量子计算原型机演示了随机电路采样问题的“量子优越性”;以量子干涉效应为基础的量子精密测量,理论上可超越经典测量的精度极限,以金刚石色心、原子重力干涉仪等为代表的新一代量子传感器正在悄然兴起。
然而,量子与经典技术从来都不是相互对抗的,在未来相当长一段时间内,量子与经典技术将会更进一步地相互融合、相互促进、共荣共生。在二者相互交融的过程中,量子将不再神秘,不再只是在实验室中进行的科学探索,因为量子信息技术革命将可能把量子产品带到千家万户,以量子科技为核心业务的初创公司不断涌现。量子信息技术也得到各国政府、各高科技企业的高度重视,中国、美国、欧洲、日本等国家纷纷出台各种量子信息发展政策,掀起了新一轮覆盖全世界范围的量子科技竞争热潮。
《电子科技大学学报》推出“量子信息”专栏,顺应时代和学科的发展需要,为本轮量子科技革命的发展提供了一个学术交流和探讨的平台,充分展示领域内各位学者、专家的理论和技术创新成果,具有很好的学术价值和社会意义。在此专栏开栏之际,祝愿《电子科技大学学报》“量子信息”专栏越办越好。如果本专栏能够吸引到更多优秀的年轻人加入量子信息领域,那将是莫大的贡献,因为下一个百年量子华章,将一定是由年轻人来书写的。
专栏名誉顾问:
院士 李晓瑜,博士、副教授。主要从事量子计算、海量数据挖掘、量子机器学习等方面的研究。主持国家级、省部级课题10余项,在国内外刊物、会议发表论文50余篇,发明专利10余项,国际发明专利2项。 杨国武,博士、教授、博士生导师。主要从事量子计算、机器学习、布尔函数等方面的研究。主持了4个国家自然科学基金面上项目,在《Science China-Mathematics》《IEEE Transactions on Computers》《IEEE Transactions on CAD》等国内外刊物和会议上发表论文150余篇。 王晓霆,教授、博士生导师。主要从事量子计算、量子机器学习、量子优化和控制方面的研究。 邓光伟,研究员、博士生导师。主要从事量子计算与精密测量方面的实验研究。在《物理评论快报》《自然通讯》《科学进展》《美国科学院院刊》等刊物上发表学术论文30余篇,申请发明专利6项,现为《Defense Science & Technology》青年编委,中国光学学会−光量子科学与技术专业委员会委员。 吴热冰,副教授、博士生导师。主要从事量子控制系统的分析和优化,量子机器学习算法及其在自旋、超导等物理实验系统中的应用等方面的研究。
[量子信息专栏] 开篇词
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