教育部新增“量子信息科学”专业，意味着什么？
随着新学期的到来，中国科学技术大学获教育部批准新增设5个本科专业，其中包括“量子信息科学”，这是量子信息科学首次进入中国本科教育。
此前，根据《普通高等学校本科专业设置管理规定》，教育部组织开展了2020年度普通高等学校本科专业设置和调整工作。经申报、公示、审核等程序，根据高等学校专业设置与教学指导委员会评议结果，教育部现已确定同意设置的备案专业、国家控制布点专业和尚未列入专业目录的新专业名单，并对普通高等学校本科专业目录进行更新。
这次专业设置和调整工作，中国科大申报了“工程物理”等4个备案本科专业、“量子信息科学”等3个目录外新专业，其中4个备案专业全部获批，3个目录外新专业中只有“量子信息科学”成功获批。
教育部《列入普通高等学校本科专业目录的新专业名单（2021年）》如下：
根据《2020年度普通高等学校本科专业备案和审批结果》，全国所有的高校中有且只有中国科大申报了“量子信息科学”专业。这一里程碑事件表明了两点：一是中国科大在量子信息科学领域不可取代的领先地位，二是中国对量子信息科学前所未有的重视程度。
几十年来，中国科大见证了中国量子信息科学从萌芽到起步再到发展壮大的过程。
1984年，当时还是中国科大讲师的郭光灿利用从学校申请到的2000元，组织召开了第一次量子光学会议。这是中国量子信息科学的萌芽。1990年，量子光学专业委员会成立，挂靠在中国科大。
90年代，得益于前期量子光学研究的基础，郭光灿团队成为最早开展量子信息科学研究的团队之一。1997年，他与博士研究生段路明合作提出了量子避错编码方法，用于克服量子计算的一个最主要障碍———消相干问题。次年，他们又提出了量子概率克隆原理，并通过实验实现。
1998年，在钱学森、王大珩的支持下，郭光灿在香山科学会议上作了关于量子信息的主题报告，引起了国内学术界的重视。
1999年，郭光灿在中国科大建立了量子通信与量子计算开放实验室，两年后，成为中科院重点实验室。
同年，从中国科大毕业的潘建伟作为第二作者的量子态隐形传输实验取得了“量子信息实验领域的突破性进展”，这个实验被公认为量子信息实验领域的开山之作，并被《自然》杂志誉为“百年物理学21篇经典论文”之一。
2000年，郭光灿团队提出一种易于克服光腔消相干影响的量子处理器，利用光腔实现两个原子纠缠。随后，法国的Serge Haroche（诺贝尔物理学奖得主）实验证明了他们的方案。
2001年，郭光灿申报的国家重点基础研究发展计划（科技部973计划）项目获批。该项目的实施成为中国量子信息研究的重要转折点。“量子通信与量子信息技术”项目由郭光灿任首席科学家，研究重点包括量子密码、量子互联网、量子计算和量子信息物理学等。截止2006年9月项目验收，先后有252人参加了该项目的研究。
同年，潘建伟作为“中科院引进国外杰出人才”回国，在中科院的支持下，组建自己的量子物理与量子信息实验室。
经中科院与中国科大批准，在国内组建实验室的同时，潘建伟继续在维也纳大学从事多光子纠缠方面的合作研究，其间完成“自由量子态隐形传输”实验。
2003年在学校与主管部门的支持下，潘建伟又以客座教授身份到德国海德堡大学从事量子存储方面的合作研究。2008年，在量子存储与量子中继技术领域已处于国际领先的潘建伟团队，连同他们在海德堡大学的4个实验室的装置，整体回归中国科大。
潘建伟团队于2004年实现对五光子纠缠的操纵，到2018年实现18个光量子比特超纠缠态的实验制备和严格多体纯纠缠的验证。
2009年，郭光灿团队利用单向量子保密通信方案与设备以及量子保密通信网络的核心组网技术，在安徽芜湖建成世界首个量子政务网，用于传送保密文件等。2011年，该团队研制成功从合肥到芜湖200千米的城际量子密码通信网络。
2015年，同样来自中国科大的杜江峰团队使用最新的量子操控技术，基于钻石量子探针和自旋量子干涉仪探测原理，实现了单分子磁共振的突破。将电子顺磁共振技术分辨率从毫米推进到纳米。
2016年，以潘建伟为首席科学家的“墨子号”量子科学实验卫星成功发射升空。
2017年，由潘建伟团队承担的量子保密通信“京沪干线”正式开通，并结合其与“墨子号”的天地链路，成功演示了北京与奥地利维也纳之间的洲际量子保密通信。同年，潘建伟团队联合其他研究组利用“墨子号”在国际上率先实现千公里级星地双向量子纠缠分发。
过去一年，中国科大在量子信息科学领域更是成绩斐然。
去年3月，实现500公里量级真实环境光纤的双场量子密钥分发(TF-QKD)和相位匹配量子密钥分发(PM-QKD)；6月，利用“墨子号”量子卫星在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发；8月，首次实现了高保真度32维量子纠缠态；11月，开发了71个格点的超冷原子光晶格量子模拟器，对量子电动力学方程施温格模型进行了成功模拟；利用多光子量子纠缠在国际上首次实现分布式量子相位估计的实验验证，这为将来构建基于量子网络的高精度量子传感奠定基础。
12月，首次在国际上实现了基于远距离自由空间信道的测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD)实验；利用六光子系统实验实现了高效的高维量子隐形传态；构建了76个光子的量子计算原型机“九章”，实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解，比超级计算机快100万亿倍；全球首个可移动量子卫星地面站，在济南与“墨子号”卫星对接成功。
今年1月，首次实现11公里的远距离量子纠缠纯化，纯化效率比此前国际最好水平提升了6000多倍；在京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上，构建了世界上首个集成700多条地面光纤QKD链路和两个星地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络，实现地面跨度4600公里的天地一体化量子通信网络；2月，发现基元化学反应中自旋轨道分波的量子干涉现象，揭示了电子自旋-轨道相互作用对化学反应动力学过程的影响。
商业化方面，科大系也占据了中国量子信息领域的半壁江山。2009年，在中科大资产经营有限责任公司（科大控股）支持下，潘建伟和郭光灿作为创始人分别成立了国盾量子和问天量子。
2017年前后，依托中科院微观磁共振重点实验室杜江峰院士团队技术成立国仪量子，主攻量子精密测量；郭光灿团队的郭国平则转化出了本源量子，致力于量子计算。
此外，中科大还陆续转化出从事量子通信网建设和量子雷达的国科量网、国耀量子，大多数采取中科大通过科技成果作价入股，同时以股份或出资比例等股权形式给予技术发明人奖励的形式设立。
其中，“量子信息第一股”国盾量子已成功上市。而最受瞩目的量子计算领域，本源量子推出第一台6比特超导量子计算机，以及国内第一个量子计算操作系统。
如今，随着中国科大“第一个吃螃蟹”增设“量子信息科学”专业，又一次在中国量子信息的发展中领跑。
人才缺口，是影响中国量子信息科学发展的主要障碍之一。
2018年，纽约时报曾报道“全球真正的量子计算科研人员不过寥寥千人”。虽然这一论断的尚未可知准确性，但却质朴地道出了量子计算领域人才短缺的现象。
在今年5月的清华大学AI Time论坛上，中科院计算所孙晓明研究员介绍了量子计算人才的培养与储备。目前，量子计算领域的研究者还很少，人员的数量级大致只在千级规模，其中物理背景的研究者占到三分之二以上，还需要很多计算机背景的研究者参与。
Quantum computing report曾经做过一个调查，他们发现2016年6月至2018年7月期间公开发布的量子计算职位空缺增加了六倍。2016年6月1日职位空缺只有35个，截至2019年12月，这一数字已跃升至283个。
2020年初，英国量子计算初创公司Quantum Motion预计，“在未来18个月内，该行业还需要150-200名量子工程师。相比之下，布里斯托尔大学的博士培训中心每年培养大约10名合格的工程师。”
根据Quantum computing report统计，近期全球范围内招聘量子计算相关职位有464个，此外还有31家研究机构和高校正在招聘博士后。
此外，光子盒通过在领英上检索发现，与关键词“quantum information(量子信息)”相关的有13.3万人，与关键词“quantum computing(量子计算)”相关的有7.3万人。
而在检索中文“量子信息”时，只有946人与之相关，其中还不乏一些行政人员，与“量子计算”相关的也只有389人。可以粗略地看出，中国在量子人才数量方面落后于欧美。
实际上，国家层面已经意识到了量子信息人才的短缺，在去年10月的中共中央政治局集体学习会议强调，要统筹量子科技领域人才、基地、项目，实现全要素一体化配置，加快推进量子科技重大项目实施。
今年教育部专业设置和调整工作，中国科大第一次申报新增设“量子信息科学”本科专业就成功获批，体现了高层对量子信息科学发展前所未有的重视。
量子信息教育日趋低龄化。2020年8月，美国国家科学基金会（NSF）和白宫科学技术政策办公室（OSTP）以及各类量子计算产学研组织建立了国家Q-12教育合作伙伴关系，专注于为K-12阶段的学生提供量子教育。
国家Q-12教育伙伴关系承诺在未来十年内与美国的教育工作者合作，确保一个强大的量子学习环境，该计划内容包括开发量子教育教材教具，以及量子行业就业指导等。NSF将提供近100万美元的资金来支持该计划。
去年，美国已经举办了多个面向中学生的量子信息科学夏令营，包括哈里斯堡大学量子计算学院面向14-18岁学生的暑期课程；由麻省理工学院量子计算导论课程讲师Amir Karamlou领导的Code Connects夏令营；IBM Qiskit全球暑期学校。
在美国，商业公司已经成为推动量子教育发展的主力，特别是IBM。
IBM的教育计划几乎涵盖各层次不同需求的人群。针对高中生，IBM推出k-12学生的量子教育课程；针对高校学生群体，IBM有夏季量子本科生研究项目和夏季实习计划；针对需要更深入研究的项目研究人员，IBM有量子研究人员计划。更进一步的是，为推动全球的量子教育普及，IBM发起了面向全球5000名高中生的免费量子教育课程。另外，为了让少数族裔也能拥有公平的学习机会，IBM与传统黑人大学合作开展量子教育。
而在国内，也有这样一群人在推动国内量子教育的发展。
比如，本源量子先后推出了量子计算在线教育平台——本源溯知、第一代量子学习机、专业的量子计算与编程教材《量子计算与编程入门》、量子计算全物理体系学习机，同时向社会大众开放了量子计算教育科普基地——本源量子计算体验中心。
本源量子计算体验中心
问天量子提供专业的量子教育硬件产品，包括量子纠缠光源、量子密码研究平台QCRP以及电子学仪器TDC等，并提供与硬件系统相对应的虚拟仿真软件Qsim和Qlab，形成软硬结合的教育产品体系。2020年，问天量子教育云平台上线。
国仪量子推出了面向大众的金刚石量子计算教学机和基于该产品的量子计算实验课堂整体解决方案。该产品具有可用于通用量子计算的两比特，可以进行量子比特演示、量子逻辑门操作、量子叠加态演化和经典量子算法演示。目前产品已成功交付至深圳大学、南京大学等多个国内高校，最近更是进入了江苏省锡山高级中学的课堂。
量旋科技的首台桌面型核磁共振量子计算机（2比特）“双子座”同样用于量子力学和量子信息方面的课程教学。已与清华大学、北京理工大学、北京师范大学、四川师范大学等多家高校达成战略协议。最近顺利交付台湾中原大学实验室，成功完成设备调试等工作。
目前，全球量子信息以博士教育为主，也有一些高校在硕士阶段设立量子信息科学专业，但并不是主流。同时，商业公司主要开展量子信息科学的普及教育。因此，两者之间存在一片空白地带，随着“量子信息科学”本科专业的设立，这片空白将被填补。
不出意外的话，今年9月就将迎来第一批“量子信息科学”本科生。那么，量子信息科学的本科教育是怎样的？光子盒了解到，德克萨斯大学奥斯汀分校已有相关的本科课程，包括数学和硬件两个分支。
数学分支包括：
量子与经典复杂性理论
量子信息科学导论
硬件分支包括：
第一年自然科学学院新生研究计划（FRI）
第二年为30名CNS新生提供为期一年的课程的：
春季量子信息基础
夏季实验量子光学（可选）
秋季量子编程
然后，再来看中国科大的量子信息科学专业，此专业属于物理学类，将在中国科大物理学院设立，专业代码070206，与物理学(070201)和应用物理学(070202)同为二级学科。目前物理学院量子信息方向的博导有47位，但本科方面的师资尚不清楚。
实际上，作为一门交叉学科，量子信息科学专业的开设并非只有一条路。
在清华大学AI Time论坛上，清华大学交叉信息研究院马雄峰副教授提出可以依据物理背景和计算机背景去划分人才：物理背景的研究者可能侧重于打造量子计算机，标准路径是学完四大力学以后按部就班地做实验；而计算机背景的人才侧重于使用量子计算机。
此外，教育部将“量子信息科学”专业列入普通高等学校本科专业目录，也意味着未来会有更多高校开设这一专业。其中，清华大学、北京大学、南京大学、浙江大学、南科大、上海交大等量子信息科学研究领先的高校可能性最大。
今年寒假，南科大举办的“量子信息科学”冬季学校已提前为该领域的本科教育预热，此次冬季学校的主要授课对象为国内量子信息科学相关领域的高年级本科生、研究生、博士后。
明天上午，2021年政府工作报告就将在全国人大审议，而量子信息科学或有望首次出现在政府工作报告中。
目前，总投入1000亿元的量子信息科学国家实验室正在如火如荼地建设。随着国家在量子信息科学领域的投资越来越大，加快量子信息教育发展已经刻不容缓。