南京大學(xué)物理學(xué)院依托于國儀量子研發(fā)的金剛石量子計算教學(xué)機實驗課程2019年10月17日正式開課。

1、教學(xué)機開課

南大校徽

      為了推進量子力學(xué)學(xué)科建設(shè)，完善和創(chuàng)新學(xué)科教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段，實現(xiàn)量子力學(xué)的基礎(chǔ)教學(xué)以及量子技術(shù)人才的教育與培養(yǎng)，南京大學(xué)本學(xué)期正式開設(shè)了與量子理論教育緊密結(jié)合的依托于金剛石量子計算教學(xué)機的實驗課程。

實驗課程現(xiàn)場

       該實驗課程內(nèi)容豐富，涵蓋了眾多量子力學(xué)的基礎(chǔ)理論與經(jīng)典實驗，課程內(nèi)容包括有：連續(xù)波實驗、拉比振蕩實驗、T2實驗、回波實驗、DJ算法實驗以及自由實驗等。

近十多年來量子信息處理成為快速發(fā)展的新興研究領(lǐng)域，如何為量子計算的未來儲備人才，引起物理界和教育界的特別關(guān)注，與此同時各國政府也在積極推出政策支持量子技術(shù)的研究與教育。

2、第二次量子革命

      2014年，英國《自然》雜志吹響“第二次量子革命”的號角。以量子信息技術(shù)為代表的量子調(diào)控，是量子力學(xué)的Zxin發(fā)展，其帶來了“第二次量子革命”。人類對量子世界的探索已從單純“探測時代”走向主動“調(diào)控時代”，成為解決人類對能源、環(huán)境、信息等需求的重要新手段、新技術(shù)。

      2018年9月，美國發(fā)布了量子信息發(fā)展國家戰(zhàn)略書，特別強調(diào)了量子技術(shù)和量子科技在國家戰(zhàn)略中的重要性。歐盟從2018年開始，投入10億歐元實施“量子旗艦”計劃。

牛津大學(xué)

       英國早在2014年就發(fā)布了量子科技發(fā)展藍圖并在牛津大學(xué)等高校建立量子研究ZX，投入約2.5億美元培養(yǎng)人才。

      我國也在《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中強調(diào)了量子技術(shù)發(fā)展的重要性，量子通信與量子計算被列為“十三五”科技規(guī)劃100項重大技術(shù)與工程項目的前三位。

3、國內(nèi)外現(xiàn)狀

谷歌量子技術(shù)團隊

      近日中外媒體紛紛報道，谷歌公司在一篇論文中宣稱已成功演示“量子霸權(quán)”，其研發(fā)的量子系統(tǒng)只用了約200秒就完成了經(jīng)典計算機大約需要1萬年才能完成的計算任務(wù)，這一劃時代的技術(shù)進展是量子計算研究也是量子技術(shù)應(yīng)用的一個重要里程碑。

      谷歌已率先宣稱實現(xiàn)“量子霸權(quán)”，IBM亦成功研制50多比特的量子計算機原型，雖然技術(shù)離真正付諸實用都還尚需時日，但美國已經(jīng)在考慮對量子計算等技術(shù)領(lǐng)域設(shè)置出口禁令，我們不禁要問ZG如何在未來的量子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不被外國“卡脖子”并實現(xiàn)領(lǐng)xian？

各大公司布局量子技術(shù)

      近年來，一方面國內(nèi)各大高校、科研院所不斷加大科研投入，華為、騰訊、阿里巴巴等公司也在布局量子技術(shù)應(yīng)用相關(guān)平臺，另一方面隨著量子科研的不斷深入，各大高校的量子教育也在加大投入與創(chuàng)新，這其中，有百年歷史的南京大學(xué)物理學(xué)院是國內(nèi)Z早依托金剛石量子計算教學(xué)機對量子力學(xué)和量子計算進行創(chuàng)新實驗教學(xué)和探索的高等院校之一。

4、量子教育

      現(xiàn)階段，與量子技術(shù)快速發(fā)展不相適應(yīng)的是，我國量子技術(shù)從業(yè)人員嚴重缺乏，工程技術(shù)人員對量子技術(shù)的理解不夠深入、實操能力不足，這些已成為限制該技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的嚴重瓶頸。

量子力學(xué)大師普朗克

       物理定律不能單靠“思維”來獲得，還應(yīng)致力于觀察和實驗?！绽士?/span>

      人才的匱乏源于教育的缺失，更源于教育方式的桎梏，雖然目前很多高校開設(shè)了量子力學(xué)相關(guān)課程，但是現(xiàn)有的課程和教材從思維模式和體系結(jié)構(gòu)上，大多側(cè)重講述物理原理和基礎(chǔ)方案的驗證性實驗，缺乏類似工科專業(yè)教學(xué)的案例、教材和實驗資源。

      量子力學(xué)的教育，離不開量子理論和實驗的緊密結(jié)合。推進量子力學(xué)學(xué)科建設(shè)，完善和創(chuàng)新學(xué)科教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段，不僅符合我國建設(shè)量子技術(shù)強國的國家需求，還能解決高校量子技術(shù)相關(guān)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實際問題。

作為我國高等院校中創(chuàng)立Z早的物理學(xué)科之一的南京大學(xué)走在了這方面國內(nèi)的前沿，2019年10月17日依托于國儀量子金剛石量子計算教學(xué)機的實驗課程在南京大學(xué)物理學(xué)院正式開課。

5、南京大學(xué)物理學(xué)院

      南京大學(xué)物理學(xué)院是國家物理學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科人才培養(yǎng)基地，大學(xué)物理教學(xué)實驗ZX是國家物理學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科人才培養(yǎng)基地和國家物理實驗教學(xué)示范ZX。

百年南大

      南京大學(xué)物理學(xué)科創(chuàng)立于1915年的南京高等師范學(xué)校（物理學(xué)系建立于1920年），是我國高等院校中創(chuàng)立Z早的物理學(xué)科之一。

      百年來，南京大學(xué)物理學(xué)院追求zhuo越，名家輩出，為我國物理學(xué)發(fā)展作出了重要貢獻，成為我國Z有影響的物理學(xué)科之一。在南京大學(xué)學(xué)習(xí)和工作過的老一輩物理學(xué)家有吳有訓(xùn)、嚴濟慈、趙忠堯、施汝為、陸學(xué)善、余瑞璜、吳健雄、朱光亞、程開甲、楊澄中、魏榮爵、湯定元、馮康等數(shù)十位中科院和工程院院士。

6、單電子固態(tài)量子計算實驗

      南京大學(xué)物理學(xué)院的金剛石量子計算教學(xué)機實驗課程命名為《單電子固態(tài)量子計算實驗》，由黃璞老師和孔煕老師授課，課程自10月17號正式開課，每周四周五下午和晚上上課。一周共4批次課程，每次4個課時，一人上兩次共8課時完成實驗課程。實驗課程本學(xué)期一經(jīng)推出就受到學(xué)生的熱情關(guān)注，共有120多人成功選修該課程。

實驗課程剪影

      物理學(xué)院的同學(xué)普遍表示通過教學(xué)機生動形象的實驗課程學(xué)習(xí)，讓他們更加深入理解了量子力學(xué)的相關(guān)知識，課程的開設(shè)得到了學(xué)校師生的一致好評。

7、金剛石量子計算教學(xué)機

      金剛石量子計算教學(xué)機是國儀量子為了更好地促進量子力學(xué)和量子計算相關(guān)的教學(xué)，推出的**款、面向大眾的基于金剛石中NV色心，以自旋磁共振為原理的設(shè)備，通過控制光、電、磁等基本物理量，實現(xiàn)對NV色心發(fā)光缺陷的自旋進行量子操控和讀出，從而實現(xiàn)量子計算等功能的教學(xué)儀器。

教學(xué)機功能豐富

      金剛石量子計算教學(xué)機可以幫助和促進高校、科研機構(gòu)在開設(shè)、優(yōu)化大學(xué)物理實驗課、近代物理實驗課、量子信息科學(xué)專業(yè)課程的相關(guān)工作，方便教師展示教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的興趣和想象力，提高學(xué)科水平和教學(xué)質(zhì)量。

      基于金剛石量子計算教學(xué)機，國儀量子可以提供包括實驗室建設(shè)、教學(xué)講義、教學(xué)視頻、教學(xué)課件、示范課培訓(xùn)等量子計算教學(xué)相關(guān)的整體配套解決方案，讓學(xué)校和老師們更輕松的開設(shè)相關(guān)實驗課程。

在近日谷歌宣稱實現(xiàn)“量子霸權(quán)”的背景下，南京大學(xué)金剛石量子計算教學(xué)機實驗課程的順利開課對我國探索量子技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用具有十分積極的影響，對國儀量子在量子領(lǐng)域的深入研發(fā)、對南京大學(xué)在量子教育的發(fā)展創(chuàng)新也都有重要的意義，未來，國儀量子也將與包括南京大學(xué)在內(nèi)的國內(nèi)各大高校院所共同努力、砥礪前行，為量子技術(shù)人才的培養(yǎng)與教育、為ZG高科技的發(fā)展與創(chuàng)新、為量子技術(shù)科學(xué)強國做出更多貢獻！

注：部分信息及圖片來源于網(wǎng)絡(luò)和南京大學(xué)官網(wǎng)