量子革命的浪潮扑面而来，

　　不想被淘汰就看过来！

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　　美国密歇根大学费米讲席教授

　　段路明特邀报告

　　温馨提示：本文将报告涉及的量子计算与人工智能相关概念及事件进行了梳理，可以先下载阅读以下文章（数据派THUID（DatapiTHU）后台回复关键词“清华大数据”，限时七天下载）：

　　1.段路明教授论文

　　2.《基本概念及重要人物介绍参考资料》（本资料根据现场口述整理，不是官方课件，若与真实情况有出入，请见谅）

　　再进行下面的学习。

　　如果在百度搜索“量子计算”相关新闻，段路明教授的大名一定赫然显示在相关人物列表中，他富于传奇的经历让人啧啧称叹。从安徽桐城化学状元到中科大的“中科院院长特别奖”，从美国密歇根大学终身教席、美国斯隆研究奖获得者，到再回国兼任清华大学姚期智讲座的教授，参与支持清华交叉信息研究院工作，“段大神”不仅实现了量子信息应用领域的一系列开创性举措，还不遗余力地为推动中国量子科技领域的人才培育而奔波劳碌。

　　2017年5月9日晚，作为清华交叉信息研究院姚期智讲座的教授，段教授在FIT楼二层多功能厅做了“学在清华真人图书馆”系列讲座之《量子计算与人工智能》的特邀报告。当晚现场座无虚席，很多所高校物理系、化学系、材料系等院系的同学、教师以及科技工作者都慕名而来，而段教授更是帅气亮相，引得全场掌声不断。

　　下面将对近两小时的报告精华做分享，其中会涉及很多量子科技领域的最新研究成果及重要理论发展。本文考虑科普性，节选了精华内容。小伙伴们要搬好小板凳，睁大眼睛认真阅读哟！

　　段教授本次做的报告大致分为两个部分：

量子计算的发展；

目前待解决的核心问题。

　　第一部分：量子概念的起源及量子计算的发展

　　目前，量子计算和人工智能两个概念都非常热门，其实两个领域都有着悠久的发展历史，经历了起起落落。

　　首先看量子计算领域。量子计算的发展也有很长一段历史了，量子计算概念的起源跟爱因斯坦(Einstein)和玻尔(Bohr)的著名争论有关。爱因斯坦和玻尔是所谓的量子力学奠基人，他们关于量子力学的解释和本质有不少有名的争论。

　　他们俩最著名的争论就是爱因斯坦以“上帝不会掷骰子” （Einstein:I can’t believe God plays dice with the universe.）的观点反对海森堡的不确定性原理，而玻尔反驳道，“爱因斯坦，不要告诉上帝怎么做”（Bohr: Albert, stop telling God what to do!）。在这里我们要排除爱因斯坦不喜欢量子力学统计的误解，相反地，爱因斯坦作为统计物理的奠基人之一，他对这种概念的起源有非常深刻的理解。

　　我们知道量子力学不是简单的概率的问题，它是概率幅的问题，量子力学里用复数代表波函数的形式，它的每一点都代表概率幅的形式，而概率幅与概率的关键区别在于它是复数，有相干性。所以，量子计算机与经典计算机有本质区别的特性，就在于概率幅，而从这个概念出发，就引入了所谓的量子相干性概念。

　　爱因斯坦最早指出了量子力学本质跟经典力学不一样的特性，叫EPR悖论（EPR Paradox），而这个特性在很长的时间里面没有得到关注，因为大家觉得这个解释太偏哲学，争论不清楚，所以很多人没有想到这个问题实际上是量子力学里面最深入的一个问题。

　　大概几十年以后，Bell依据EPR Paradox理论设计了一个实验，说明了一个最本质的概念—量子纠缠，而量子计算本质就是利用了量子纠缠的概念，其中还涉及量子相干性等一系列概念，后面会具体讲到。

　　现在是信息社会，我们拥有非常好的处理信息方式的计算机（每个手机也都是一个计算机），因为信息社会的本质特征就是对大量信息有快速处理的能力。那么，计算机为什么在过去的半个世纪里面得到这么大的发展呢？从物理学来讲，很大程度上是因为摩尔定律（Moore's Law）。