最近在網(wǎng)絡(luò)上盛傳一句名人名言：在19世紀(jì)中物理學(xué)取得了偉大成就，物理學(xué)的大廈已經(jīng)落成，上面只有兩朵烏云。這兩朵烏云，指的是熱力學(xué)和電動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的兩個(gè)難題。在后人的研究中，這兩朵烏云分別發(fā)展出了相對(duì)論和量子力學(xué)兩個(gè)學(xué)科。接下來(lái)為大家介紹：如何抗衡量子霸權(quán)?澳洲量子物理專業(yè)帶你了解最前沿的的量子技術(shù)!

　　一、量子物理專業(yè)介紹

　　起源與發(fā)展

　　量子是組成物質(zhì)的最小單位，愛(ài)因斯坦和他的老師普朗克在20世紀(jì)初提出的量子假說(shuō)直接推動(dòng)了這個(gè)學(xué)科的發(fā)展。到了20世界30年代，量子科學(xué)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在多個(gè)行業(yè)，包括物理、化學(xué)、微電子、芯片、醫(yī)學(xué)、半導(dǎo)體等領(lǐng)域。著名的“薛定諤的貓”思想實(shí)驗(yàn)也是在這一時(shí)期提出的。

　　二戰(zhàn)結(jié)束后，第一次量子技術(shù)革命直接或間接地推動(dòng)了其他行業(yè)的發(fā)展，并催生了一大批跨時(shí)代的新發(fā)明，包括晶體管、激光、X射線、核磁共振、硬盤(pán)、GPS等。量子技術(shù)也讓世界在這個(gè)時(shí)間段進(jìn)入了信息時(shí)代。

　　第二次量子技術(shù)革命

　　雖然沒(méi)有官方定義，但今天的科學(xué)界普遍認(rèn)為我們已經(jīng)進(jìn)入了第二次量子技術(shù)革命時(shí)代。目前，量子技術(shù)領(lǐng)域的研究主要集中在三個(gè)方向：量子通信、量子計(jì)算和量子測(cè)量。

　　量子通信

　　與傳統(tǒng)通信相比，量子通信最大的優(yōu)勢(shì)是，它可以保證通信絕對(duì)不會(huì)被竊聽(tīng)或破解，因此可以保證通信加密的絕對(duì)安全。這一優(yōu)勢(shì)是由量子的測(cè)量坍縮、不可克隆、不確定性的三個(gè)特性決定的。

　　現(xiàn)在我們用通俗的話(人話)來(lái)嘗試解釋這個(gè)原理。量子通信就好比兩個(gè)人之間在傳紙條，由于量子具有測(cè)量坍縮性質(zhì)，任何監(jiān)視或監(jiān)測(cè)傳紙條的行為都會(huì)導(dǎo)致紙條“破損”，而一旦看到紙條破損，收發(fā)信息的兩個(gè)人就可以立刻停止傳紙條的行為。雖然在傳統(tǒng)通信中，傳接紙條的人也是有幾率偵測(cè)到別人的竊聽(tīng)行為的，但現(xiàn)在的技術(shù)手段只能讓我們?cè)噲D不斷增加這個(gè)幾率，而無(wú)法像量子通信一樣保證100%能檢測(cè)到監(jiān)視行為。

　　量子計(jì)算

　　傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的基本單位是比特，而量子計(jì)算機(jī)的基本單位是量子比特。它們的區(qū)別是，比特是二進(jìn)制的，一個(gè)比特只有兩個(gè)狀態(tài)，即0或1;但量子比特卻可以同時(shí)表示0、1和0與1的疊加態(tài)。這就好比說(shuō)，我的鄰居今天出門(mén)帶不帶傘，完全取決于下早上下不下雨。如果早上下雨了他就會(huì)帶傘出門(mén)，如果沒(méi)下雨就不帶。今天早上是晴天，鄰居是空手出門(mén)的，但走到半路的時(shí)候突然下了一場(chǎng)暴雨，這時(shí)他手里赫然出現(xiàn)了一把雨傘。鄰居還笑嘻嘻得對(duì)我說(shuō)：他處于帶了傘和沒(méi)帶傘的疊加態(tài)。

　　《呂氏春秋》記載，墨子見(jiàn)練絲而泣之，楊子見(jiàn)歧道而哭之。意思是墨子見(jiàn)到別人染絲就會(huì)哭，楊子(即楊朱)見(jiàn)到岔路就會(huì)哭。因?yàn)樗麄冎?，絲，可染黃也可染黑;路，可通南也可通北，因?yàn)閮煞N選擇截然不同，人做出選擇太難而哭泣?？稍诹孔佑?jì)算的世界里，這種問(wèn)題就不復(fù)存在了。因?yàn)樵诹孔佑?jì)算機(jī)中，絲既是黃色也是黑色的，人既在往北走，也是同時(shí)在往南走。這看似不通的邏輯，恰恰就是量子比特的特性。也正是因?yàn)檫@個(gè)特性，量子計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理速度遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。

　　早在2023年，谷歌就宣布自己研發(fā)出的量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了量子霸權(quán)——他們的量子計(jì)算機(jī)僅用了200秒的時(shí)間就執(zhí)行了一個(gè)計(jì)算，這個(gè)計(jì)算量等于全球最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)Summit花費(fèi)10,000年才能完成的計(jì)算量。也就是說(shuō)，在這個(gè)計(jì)算任務(wù)中，量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度比全球最快的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)快了約15.77億倍。

　　來(lái)自中國(guó)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)也緊隨其后，在2023年研發(fā)出“九章”量子計(jì)算機(jī)，使中國(guó)成為全球第二個(gè)實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)的國(guó)家。

　　國(guó)家級(jí)量子戰(zhàn)略

　　正是意識(shí)到了量子科技的無(wú)限前景，世界科技強(qiáng)國(guó)紛紛推出了國(guó)家級(jí)量子戰(zhàn)略規(guī)劃。比如中國(guó)科技部在2011年發(fā)布的《國(guó)家“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃綱要》就把突破“光子信息處理、量子通信、量子計(jì)算等核心技術(shù)”設(shè)為中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)。澳大利亞也在2023年發(fā)布了國(guó)家研究基礎(chǔ)設(shè)施(NRI)路線圖(National Research Infrastructure Roadmap)，并把量子技術(shù)列為八個(gè)戰(zhàn)略級(jí)重點(diǎn)發(fā)展研究領(lǐng)域之一。

　　二、澳洲院校與專業(yè)推薦

　　量子技術(shù)作為理工方向的最前沿學(xué)科，開(kāi)設(shè)該專業(yè)的院校并不算多。其中坐擁全澳第一工學(xué)院的UNSW Sydney 悉尼新南威爾士大學(xué)為較早開(kāi)設(shè)了該專業(yè)的院校之一。來(lái)自UNSW Sydney悉尼新南威爾士大學(xué)的工程師在2023年在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，研發(fā)出了全世界第一款純硅量子計(jì)算機(jī)芯片。

　　在這里要推薦的是UNSW Sydney悉尼新南威爾士大學(xué)的Bachelor of Engineering (Honours) (Quantum Engineering)? 工程學(xué)榮譽(yù)學(xué)士學(xué)位-量子工程方向，在這個(gè)專業(yè)中就可以學(xué)習(xí)量子計(jì)算、量子通信等科目。

　　在新南威爾士州政府的大力支持下，新南威爾士州的四所高校強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，成立了悉尼量子學(xué)院(Sydney Quantum Academy)。悉尼量子學(xué)院旨在培養(yǎng)量子技術(shù)專家，并鼓勵(lì)四所院校之間的交流和合作。

　　針對(duì)學(xué)習(xí)量子技術(shù)專業(yè)的同學(xué)，如果在以下四所學(xué)校就讀本科，就可以申請(qǐng)跨校學(xué)習(xí)(cross-institutional study)，選擇在不同的學(xué)校學(xué)習(xí)量子專業(yè)課，并獲得本校學(xué)分(需提前申請(qǐng)并取得雙方院校認(rèn)可)。

　　這四所學(xué)校是：

　　UNSW Sydney 悉尼新南威爾士大學(xué)

　　University of Technology Sydney 悉尼科技大學(xué)

　　Macquarie University 麥考瑞大學(xué)

　　University of Sydney 悉尼大學(xué)

　　以上就是小編整理的澳洲量子物理專業(yè)的相關(guān)信息，希望對(duì)你有所幫助!即使留學(xué)之路偶有風(fēng)雨，何不嘗試挑戰(zhàn)自己，告訴世界你有多棒!最初的信仰，最堅(jiān)定的夢(mèng)想，IDP資深留學(xué)顧問(wèn)助你實(shí)現(xiàn)對(duì)留學(xué)生活的向往，為你量身打造專屬于你的留學(xué)規(guī)劃。希望的種子終將綻放，篤定的目光，望向詩(shī)和遠(yuǎn)方!