2022年11月24日晚，管理科学与工程学院举办《通识课程：影响未来经济的新科技与新产业系列讲座——专题讲座<量子计算基础与量子算法>》。讲座邀请了中国科学院计算技术研究所田国敬为主讲嘉宾。讲座通过线上腾讯会议方式进行，管理科学与工程学院院长刘志东教授主持本次讲座。

田国敬，中科院计算所副研究员，硕士生导师，CCF量子计算专业组委员，CCF理论计算机专委委员。主要研究方向是：量子算法设计、量子电路优化、量子非局域性、量子模拟等，目前共发表论文20余篇，博士毕业论文被评为中国通信学会优秀博士学位论文（全国共10篇）。作为项目负责人，先后获得北京市自然科学基金和国家自然科学基金青年项目的资助，并入选博士后创新人才支持计划（全国计算机专业共16人）。

本次讲座主题为《量子计算基础与量子算法》田国敬老师从新闻、公众号上日常可见的量子言论出发，进行初级辨伪，引出了量子计算这一主题。量子计算利用叠加、纠缠等量子力学特性完成计算任务。其关键问题主要有：量子力学特性有哪些？怎么利用量子特性进行计算？怎么将问题表示为量子计算过程？量子计算过程是什么？量子是能量传递的最小单位，最早由德国物理学家Max Planck提出，即“能量的传递是不连续的，只能一份一份地传递”。针对量子计算的关键问题，田国敬老师对量子计算过程进行了详细的讲解。量子计算分为三个步骤：表示、运算以及提取信息。

表示的过程就是将问题的输入表示为量子态。田国敬老师以光子偏振态为例，为同学们解释了量子态、量子态的向量表达以及多个微观粒子量子态的复合等概念，并带领同学们进行了简单的推导计算。量子态的复合作用会使量子态表达的信息量呈指数增长。将问题表示为量子态之后需要进行进一步的运算，即量子酉演化，量子计算的运算过程可以表示为矩阵，并且是酉矩阵。在实际的运算过程中，量子门会实现信息的变换，即量子态的转化。具体的，田国敬老师对X门、H门进行了详细的介绍。量子计算的输出是量子态，是纳米级别的微观粒子状态，必须进行测量之后才能得到经典输出信息。这一过程就是量子计算中提取信息或者说是量子测量过程。以测量光子偏振态为例，田国敬老师对微观粒子量子态的测量进行了讲解，并介绍了量子纠缠的概念。

在上述基础上，田国敬老师对第一个较经典的指数加速的量子算法——Deutsch-Jozsa算法进行了深入讲解。主要涉及算法的提出、问题描述、经典算法、算法中用到的原子操作、算法过程、算法运行结果、算法直观解释以及算法的一般形式等方面内容。更加深入的，还有教科书级的量子算法（Shor算法、Grover算法）、AI类的量子算法（HHL算法）NISQ适用的量子算法等，田国敬老师也进行了补充介绍。

在实验方面，量子计算处理器/原型机在玻色采样问题上具有很大优势。田国敬老师对“悬铃木”量子计算处理器、“九章”量子计算原型机、“九章二号”量子计算原型机、“Eagle”量子计算芯片进行了详细介绍。此次讲座内容丰富且深入，学术氛围浓厚且热烈。

《通识课程：影响未来经济的新科技与新产业系列讲座》课程负责人为管理科学与工程学院院长刘志东教授，课程为经济管理类专业的通识课，主要对大数据、机器学习、深度学习、人工智能、云服务、物联网、智慧城市、虚拟现实/增强现实（VR/AR）、无人驾驶汽车、量子通信、高端机器人、区块链、3D打印、石墨烯、元宇宙等新技术进行介绍，同时对这些新技术与新产业的发展现状和未来发展趋势进行分析。课程教学方式采用问题导向、教学互动的模式，每节课邀请相关领域顶级专家参与课堂教学，以期培养学生“求实、务实、探索、创新”的科学精神和富有逻辑、理性驱动、敢于批判的科学素养和技术创新思维。

撰稿：李钦

审核：刘志东