新兴的量子科技：量子信息与量子计算初步 | 量子物理导论第八讲

图片来源：Peter Greenwood for Quanta Magazine

导语

现在量子科学与技术进入全球与中国科技布局的核心视野：2025 年被联合国确立为“国际量子科学与技术年”，而 2026 年政府工作报告和“十五五”规划纲要都把量子科技列入未来产业重点方向。

为了帮助复杂科学、人工智能与交叉研究的学习者来说，掌握量子物理，补一门重要的基础语言，同时回应正在展开的科技前沿。集智学园联合上海大学李永乐老师共同开设了，本系列课程关心“原子尺度下的世界究竟遵循怎样的底层规则”。为初学者补充经典物理必备知识，建立量子态、密度算符的基本概念，介绍量子力学中的典型模型与近似方法，建立基于量子力学思考问题的思路，并以量子计算为典型应用案例，以一位用户的角度提供一条简明的学习路径：掌握量子语言的起源，提供一个把握当代量子科技的接口。

2026年7月6日（周一）18:00-20:00将进行第八讲分享「新兴的量子科技：量子信息与量子计算初步」，欢迎参与。

主题：新兴的量子科技：量子信息与量子计算初步

课程简介

量子计算是量子力学的一个完美应用。经典计算机的基本单元是比特，只能取0或1；量子计算机的基本单元是量子比特，它是一对量子基矢|0>与|1>的任意叠加态，并可以用Bloch球上的一个方向向量直观表示。这一简单的推广，带来了信息处理能力的根本性变化。

本节课将从量子比特的几何描述出发，建立量子计算的基本语言框架。我们将介绍量子门的概念——作用在量子比特上的幺正变换——以及如何用量子门的组合构造量子线路。在此基础上，我们将深入讨论量子纠缠：多比特系统的量子态并不总能分解为各比特态的张量积，纠缠态携带的关联超越了任何经典系统所能实现的范围，这正是量子计算相较于经典计算拥有潜在优势的根本来源。课程结合量子加法门的模拟实现，展示量子线路如何在具体计算任务中运作。

课程大纲

1. 量子态的描述：量子比特与Bloch球

2. 量子纠缠

3. 量子门

课程重点

1. 量子计算中的量子态描述

课程难点

1. 量子纠缠

代码：用Python中的Cirq等量子计算模拟模块，实现量子加法门。

课程信息

课程主题：新兴的量子科技：量子信息与量子计算初步

课程时间：2026年7月6日（周一） 18:00-20:00

课程形式：腾讯会议（会议信息见群内通知）；集智学园网站录播（3个工作日内上线）

课程主讲人

李永乐，现任上海大学理学院物理系副主任、教授、博士生导师，上海市“青年东方学者”，主要从事计算原子分子物理研究，涵盖量子动力学、化学物理、分子铁电及人工智能量子蒙特卡洛等领域。2002-2006年就读于天津大学应用化学专业，期间在山东大学化学院交流，2006-2011年获南京大学理论化学博士学位，2012-2015年先后于新墨西哥大学、纽约大学从事博士后研究。2019-2021年访问加州理工学院13个月。开设“玩转量子世界”在线科普课程。长期讲授大学物理、统计物理、计算物理等课程。在集智学园讲授《统计物理基础》系列课程。

个人官方主页：https://physics.shu.edu.cn/info/1082/1166.htm 知乎主页：https://www.zhihu.com/people/yongle-li-86

课程适用对象

1. 物理、化学、材料、计算科学等专业的本科高年级生与研究生

2. 有高等数学、线性代数、常微分方程基础的理工科研究者

3. 对复杂系统、AI for Science、量子信息、量子化学有兴趣的跨学科学习者

4. 希望补上量子基础、建立现代量子语言的人

课程目标

1. 建立系统的量子物理基础认知

2. 掌握典型模型与核心求解方法

3. 搭建通向现代量子科技与交叉研究的入口

报名须知

1. 课程形式：腾讯会议直播，集智学园网站录播。本系列课程不安排免费直播。

2. 课程周期：2026年5月11日-2026年6月29日，每周日晚18点-20点进行。

3. 课程定价：原价799

   1. 早鸟价499，截止时间：2026年5月12日中午12点

扫码付费报名课程课程链接：https://campus.swarma.org/v3/course/5724?from=wechat

付费流程：

2. 课程页面添加学员登记表，添加助教微信入群；

3. 课程可开发票。

课程共创任务：课程字幕

为鼓励学员深度参与、积极探索，我们致力于形成系列化知识传播成果，并构建课程知识共建社群。为此，我们特别设立激励机制，让您的学习之旅满载收获与成就感。

课程以老师讲授为主，每期结束后，助教会于课程群内发布字幕共创任务。学员通过参与这些任务，不仅能加深对内容的理解，还可获得积分奖励。积分可兑换其他读书会课程或实物奖品，助力您的持续成长。

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课程链接：https://campus.swarma.org/v3/course/5648

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本系列课程引自集智科学家尤亦庄在 UCSD 开设的课堂，课程从量子比特开始谈起，逐一介绍了量子力学的五大公理（量子态，观测量，量子测量，时间演化，多体系统），循序渐进地建立量子力学的基本概念和体系。在此基础上，课程着重探讨了量子纠缠，量子测量和量子纠错等量子信息学的入门知识。

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课程链接：https://campus.swarma.org/v3/course/563

1. 量子信息与量子计算预读班

本次预读班受集智-凯风研读营项目的支持，将主要聚焦在量子计算领域，对量子线路的经典模拟、量子计算与人工智能的交叉、量子模拟、量子噪声理论与纠错码等方面的论文进行研读与讨论。希望能通过预读班的形式，能够吸引具有基本物理基础且对量子计算感兴趣的人（例如本科生）和量子计算的年轻研究员，研读硬核论文，激发科研灵感。

预读班链接：https://campus.swarma.org/v3/course/4082

7. 《玩转量子世界讲座》：https://www.koushare.com/live/details/8639

8. “玩转量子世界”科普课（共6节）：https://www.koushare.com/video/details/24092?series_id=477