量子信息基础免费课程上线 | 学习前沿

导语

量子力学作为现代物理学的两大核心理论之一，成功描述了微观物理体系的演化规律，奠定了现代信息科学特别是微电子学和光电子学的物理理论基础。量子概念的引入深刻地揭示了一系列与宏观体系截然不同的物理机制，在近年来逐渐发展出了包含量子通信、量子计算、量子模拟、量子测量等量子信息科学的全新研究领域和方向。

集智学园经浙江大学金潮渊教授授权上线了免费课程——“量子信息基础课程”，为大家了解量子信息的基础与前沿知识提供学习资源。课程的内容主要分为微电子学科的量子力学基础和量子信息科学基础两大部分的内容，适量采用Matlab编写的数值工具代替部分繁琐的公式推导。欢迎各位对量子信息感兴趣的朋友加入课程，同时也建立了集智量子交流群，群二维码在文末，欢迎加入交流。

讲师：金潮渊

金潮渊，浙江大学博士生导师，百人计划研究员，现担任浙江大学竺可桢学院专业导师和“新时代人才培养战略伙伴中学”主讲专家。主要研究方向是基于半导体材料的超快光子器件和微腔光子器件，包括高速激光器、光调制器、微波光子器件、微腔量子器件等。

个人主页：https://person.zju.edu.cn/uphotonics

  实验室招生信息

超快光子学实验室（UPL）主页：

http://www.uphotonics.com/

研究愿景和目标：超快光子学实验室定位于光信息领域的前沿研究。利用半导体微纳结构探索光信息处理速度和能耗的极限，实现能够应用于未来高度集成光学网络和量子光学网络的光子器件和光子集成芯片
招收对象：常年招收特聘研究员、特聘副研究员、博士后研究学者、博士研究生、硕士研究生、本科。同时欢迎以客座教授、访问学者、联合培养研究生、实习本科生等形式加入我们的团队。实验室欢迎学术交流、科研合作、仪器共享、技术咨询。如果您对我们的研究愿景和研究方向感兴趣，请随时来信咨询。
联系邮箱：[e-mail]

关于量子信息

20世纪初在普朗克、爱因斯坦、海森堡、薛定谔等科学家推动下建立的量子力学，是人类历史上最伟大的科学革命之一。随着量子力学的建立而催生的第一次量子革命，从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌，现代科技生活离不开量子科技的发展，例如晶体管、光纤、激光、核磁共振、X光片、超导、核能开发等。自20世纪90年代以来，量子调控技术的巨大进步使得人们可以对光子、原子等微观粒子进行主动的精确操纵，人类认识和改造世界的实践达到了一个新的历史高度。量子信息科学是量子调控的核心内容，并与信息网络、纳米等研究领域有大量的交叉，是未来科技发展的重大方向之一。量子信息领域的迅猛发展标志着第二次量子革命的兴起。

我们感受到以量子力学为基础的革命是颠覆性的，也将影响到未来的复杂性科学研究，所以在经金潮渊教授授权后，在集智社区中推出了「量子信息基础」免费课程，希望社区中更多的朋友能关注并加入到这个领域的研究中，并有机会利用此科技促进复杂性科学的研究。

课程简介

本期课程，针对新工科建设的需求，适当选用工程类量子力学教材，突出量子概念，淡化原有课程中的理论性要求较高的部分内容。适量采用Matlab编写的数值工具代替部分繁琐的公式推导。课程的内容主要分为微电子学科的量子力学基础和量子信息科学基础两大部分的内容。保留了量子力学基础课程中量子史话、薛定谔方程、能带论基础、含时微扰论等经典内容，扩充了学习量子信息科学所必备量子统计与信息、算符与矩阵表示、量子通信与量子计算、量子信息前沿展望等内容。

课程大纲

本期课程主要分为八章，包括量子力学基础和量子信息科学基础内容，分别介绍了：

一、量子力学史话	1.从经典物理到旧量子论 2.从波粒二象性到现代量子力学
二、薛定谔方程	1.波动方程及其物理意义 2.定态方程和势阱中的电子 3.简谐振子模型和光子 4.矩阵表示和数值求解
三、能带论基础	1.晶格结构和布洛赫波 2.耦合势阱和定态微扰论 3.周期性势阱和能带 4.费米能级和能态密度
四、含时微扰论	1.二能级系统和跃迁几率 2.光的吸收和发射 3.受激发射和激光器 4.自发辐射和光子态密度
五、全同粒子与统计	1.玻色子和费米子 2.宏观态和微观态 3.最概然分布和最概然组态 4.统计分布和黑体光谱 5.光子计数与泊松统计 6.HBT实验与光子反聚束
六、算符与矩阵	1.厄米算符和可观测量 2.波函数矢量和狄拉克符号 3.对易关系和不确定性原理 4.纯态和混态
七、量子纠缠与量子信息	1.EPR佯谬和贝尔不等式 2.不可克隆原理和量子密码学 3.量子比特和量子逻辑 4.量子算法和应用
八、量子信息前沿展望	1.双光子干涉和光学量子计算 2.纠缠态和量子隐形传态 3.光腔和腔量子电动力学 4.约瑟夫森结和超导量子计算

学习课程

课程费用：免费

课程链接：https://campus.swarma.org/course/3099

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课程交流群

量子信息是计算机、信息科学与量子物理相结合而产生的新兴交叉学科，将为人类提供后摩尔时代的技术，为二十一世纪信息科学的发展提供新的原理和方法。量子信息是现在的前沿方向，我们感受到以量子力学为基础的革命是颠覆性的，也将影响到未来的复杂性科学研究。集智社区中已经有一些从事量子相关研究工作的活跃社区成员，我们建立了一个集智的量子相关交流群，欢迎你加入交流。

扫描以下二维码，填写个人信息，加入「集智量子交流群」

推荐资料

8. 线上课程：John Preskill的线上课程http://theory.caltech.edu/~preskill/ph229/

9. 张江，当概率成为复数——量子概率简介，2008-04，集智百科，https://wiki.swarma.org/index.php/%E5%BD%93%E6%A6%82%E7%8E%87%E6%88%90%E4%B8%BA%E5%A4%8D%E6%95%B0%E2%80%94%E2%80%94%E9%87%8F%E5%AD%90%E6%A6%82%E7%8E%87%E7%AE%80%E4%BB%8B

推荐书籍

1. 喀兴林，高等量子力学（第二版），2001-08，高等教育出版社

推荐理由：将量子力学看做一种数学，而非物理，更适合跨学科交流应用。

2. Quantum Computation and Quantum Information(second ed.),Michael A. Nielsen and Issac L. Chuang,2010,Cambridge University Press

推荐理由：入门宝典，高中基础即可阅读。

推荐课程

集智学园同时上线了「信息论基础」免费系列课程，来自上海交通大学程帆老师的分享，课程中融合经典和现代信息论的成果，为信息科学方向学生提供一个统一的信息论基础，可作为专业入门课程。主要讲解了熵，熵率，微分熵，AEP，数据压缩和信道的相关知识。

课程链接：https://campus.swarma.org/course/3164

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