新人新语 | 袁骁：量子计算初入燕园
关键词：北大校友 量子计算
编者按
2020年11月，北京大学前沿计算研究中心迎来了第一位量子计算方向的新聘教师：袁骁。他还有一个身份——北京大学2012届物理学院校友。
袁骁，2012年获得北京大学理论物理学士学位（计算机双学位），2016年获得清华大学理论物理博士学位，之后分别在中国科学技术大学、牛津大学、斯坦福大学进行博士后研究工作，于2020年11月加入北京大学前沿计算研究中心，任助理教授（博士生导师）。他当前的研究方向包括近期量子计算（Near term quantum computing）算法设计，量子信息理论，量子资源理论等。
问
可以谈谈你的研究领域吗？
我目前的研究领域主要是关于量子信息的基础研究和量子计算的理论研究。作为量子物理、计算机科学与信息科学相结合而产生的新兴交叉学科，量子信息和量子计算是未来物理学和信息学发展的重大方向之一。利用量子物理不同于经典物理的特性，我们可以为计算机科学、信息科学提供新的应用，如安全量子通信协议，超越经典算法的量子算法。
我个人的研究兴趣主要有两个方面。一方面，研究量子信息理论的基础，从而帮助我们更好地理解量子特性以及设计新的量子协议和算法。另一方面，针对目前或近期可实现的量子计算机设计量子计算法则。随着量子技术的不断发展，这样的小规模量子计算机已初现雏形。关于这方面研究，我们最近在 Reviews of Modern Physics 上的综述文章 Quantum computational chemistry 受到了广泛关注。我后续将继续相关的研究工作。
问
当前量子计算变成了热门方向，你怎么看待这种现象？
量子计算机的实现将给全人类带来天翻地覆的变化。近年来随着量子硬件的快速发展，量子技术已成为世界各国战略竞争的焦点之一。国内外顶级高校相继设立了量子研究中心和量子国家实验室。国内外的公司也开始大力投入从事量子技术的理论和实验研究：例如阿里巴巴，华为，腾讯，百度，Google，IBM，Microsoft，Intel，Amazon 等等。量子计算已经变成了全球学术界和工业界的热门方向，整体在短期内将处于飞速发展的上升趋势。一方面，这意味着量子计算领域将有更多的投入以及更多的工作机会。另一方面，作为一个新兴领域，对量子计算人才的需求将迅速增加，这也对我们培养更多优秀的量子人才提出要求。
相比于经典计算机的发展，量子计算目前还处于非常初期的阶段。实现通用量子计算将需要学术界和工业界共同的努力。尽管目前对于多久可以实现通用量子计算还有待讨论，但针对特定问题的小规模量子芯片或许有望在5到10年内完成。类似于经典计算机最初在密码学等具体领域的应用，我们预计可以在不久的将来看到小型量子芯片在化学、材料、人工智能等特定领域大放异彩。
问
现在全球量子计算领域的人才紧缺，你为什么选择在此时回国呢？
的确，目前量子计算在学术界和工业界都非常火爆，全球有很多就业机会。我在此刻回国有几个方面的考虑。其一是国内在量子科技领域的研究和投入都处于国际前列，因此无论是研究氛围还是科研资源都是国际一流的。另一方面，北大和前沿计算研究中心开放和先进的理念对我有着强烈的吸引。作为一个北大人，能回归母校也是我一直的梦想。最后，我当初选择出国深造就是为了有一天可以回国贡献自己的力量。所以，没有什么犹豫，我一拿到 offer 就迫不及待地回国了。
问
你是如何知道这个职位的？疫情对你回国有什么影响吗？
我是从一位同事那里知道了中心的招聘信息。在了解到中心的一些基本情况后，我于2020年3月提交了申请材料，不久就收到通知，参加了4月的青年论坛以及中心的面试，并很快拿到了中心的口头 offer。我一接受 offer，就立刻在中心的协助下开始了引进申报的流程，并于7月顺利拿到了学校的正式 offer。
由于疫情原因，一直到收到正式 offer 前，所有的环节都通过网络远程进行，全程有专业的老师提前沟通、协助在线会议测试等等。青年论坛的日程甚至考虑到了时差问题，给报告者安排的尽量都是所在时区合适的时间。
入职的时候，一开始以为回国会比较困难，主要是机票很难买到。不过在中心和我博士导师马雄峰老师的帮助下，最终成功买到了机票并顺利回国。入职方面的话，一开始的手续都是网上完成的，很方便；正式报到是最近到中心之后完成的，在中心领导以及专业的行政团队的热心帮助下，整个流程非常顺利，体验很棒。
问
可以谈谈你初到中心的体验吗？
根据我的工作安排，正式入职是11月初，不过我从9月初回国隔离完后就已非正式加入中心并开始参与到中心的各项工作和活动中。首先是中心每周一次的教师例会，让我很快就和大家熟悉起来。除此之外，在过去不到两个月的时间里，我还参加了中心的战略研讨会、中心承办的首届理论计算机联合大会（IJTCS 2020）、中心秋游，以及老师之间的各种小活动，感受到了中心科研和课余活动真是丰富多彩。我日常和中心各位老师以及图灵班同学也有许多交流，很喜欢中心非常活跃的学术氛围。
虽然我还没有正式的博士生，但已经有一位图灵班的同学和两位物理学院的本科生加入我的小组开始科研。目前小组的成员还包括牛津大学的访问学生孙金钊、南科大的访问学生张子健、香港城市大学的访问学生张笑鸣、清华姚班的余文俊等。在接下来的工作中，我将陆续开始每两周一次的量子 tutorial lecture 以及邀请国内外专家到中心来做报告和交流，具体信息可以在我的课题组公众号 Qtheory 上获取。目前每周五还有线上和线下的组会，也欢迎老师和同学们参加。
Quantum Theory Group @PKU
This is Xiao Yuan's quantum theory group at CFCS, Peking University. We are currently focusing on three aspects of quantum information and quantum computing studies.
Quantum computing
Quantum algorithms for NISQ and universal quantum computers
Quantum error mitigation and quantum error correction
Benchmarking and optimization for realistic quantum hardware
Quantum foundation
Quantum resource theory
Coherence, entanglement, information scrambling, quantum channel capacity
Quantum cryptography
Quantum random number generator
Quantum key distribution
Qtheory group
微信号｜Qtheory
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