11月4日下午，深中博士講堂第十九期在承德樓B203順利開講，清華大學(xué)物理學(xué)博士畢業(yè)的馬玉林老師為同學(xué)們帶來了主題為“量子計(jì)算機(jī)的前沿”的精彩講座。馬老師憑著他的滿腹經(jīng)綸和幽默風(fēng)趣的語言，在講座結(jié)束后贏得了現(xiàn)場觀眾經(jīng)久不息的掌聲。

馬玉林老師是清華大學(xué)物理學(xué)博士，高中畢業(yè)于湖南師大附中，2011年獲全國中學(xué)生物理競賽CPHO金牌，入選國家集訓(xùn)隊(duì)，現(xiàn)任深圳中學(xué)物理競賽主教練。

講座伊始，馬玉林老師就引用了四則與量子計(jì)算機(jī)有關(guān)的新聞切入話題。通過這四則與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系十分緊密的新聞，同學(xué)們對量子計(jì)算機(jī)有了初步的感知，帶著這種初步印象，走進(jìn)了量子世界。

馬老師從以下五個方面展開了他的課題：

量子概念

經(jīng)典計(jì)算機(jī)與量子計(jì)算機(jī)的對比

量子算法

量子計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)

量子計(jì)算機(jī)的進(jìn)展

提及量子，便不得不從薛定諤的貓這一著名猜想談起，馬老師僅用一個滑雪道的實(shí)例便使這一抽象的假說具體化。馬老師又介紹了愛因斯坦與玻爾兩種不同的觀點(diǎn)，通過一系列量子力學(xué)史上的小故事，激發(fā)同學(xué)們對量子產(chǎn)生濃厚的興趣，這也為下面引入量子計(jì)算機(jī)做好了鋪墊。

馬老師隨后通過生動形象的比喻，從汽車到飛機(jī)，從經(jīng)典計(jì)算機(jī)到量子計(jì)算機(jī)，從運(yùn)力到算力，自然引出量子計(jì)算機(jī)。同時，他亦將重要的量子計(jì)算并行原理——量子疊加態(tài)和量子糾纏介紹給同學(xué)們。

之后，馬老師再次引用薛定諤的貓這一猜想，輔之以一個超人跑馬拉松的恰當(dāng)舉例，說明了“量子計(jì)算機(jī)，就是在量子力學(xué)允許的范圍內(nèi)操縱量子比特”這一實(shí)質(zhì)，使得這一抽象的概念易于接受與理解。根據(jù)逐步深入的原則，馬老師又舉了一個稍顯復(fù)雜的例子，但在他清晰的講解下，同學(xué)們很容易地掌握了量子計(jì)算機(jī)的原理。

接著，便是本次課題最核心的部分——量子算法。第一個是大數(shù)因子分解。馬老師用一張表格直觀展現(xiàn)了量子算法的優(yōu)勢——解決問題所用時間短。馬老師的講解生動有趣、深入淺出，同學(xué)們聽得聚精會神、津津有味。

隨后，馬老師進(jìn)入了“大數(shù)據(jù)搜索”的講解，當(dāng)漫畫與量子相結(jié)合，又會產(chǎn)生怎樣的火花呢？馬老師借幾張“尋找CEO工號”的小漫畫，妙趣橫生地解釋了Grover的量子算法在“大數(shù)據(jù)搜索”中的實(shí)踐，體現(xiàn)了其相對經(jīng)典算法的優(yōu)勢。

然后，馬老師談到了任何一臺機(jī)器的組織基礎(chǔ)——體系結(jié)構(gòu)。馬老師通過在結(jié)構(gòu)和程序語言兩方面與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的對比，又簡單地介紹了核磁共振體系等幾種可用于量子計(jì)算的不同體系架構(gòu)，使同學(xué)們對這一模塊有了更深刻的印象。

最后一個部分就是“量子計(jì)算機(jī)的進(jìn)展”。馬老師展示了一張有關(guān)量子計(jì)算的發(fā)展圖：從1927年剛提出不確定性原理，到2019年量子計(jì)算機(jī)走到了實(shí)用階段，任何一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展成熟，都需要經(jīng)歷一段長時間的考驗(yàn)才得以服務(wù)社會，而它的發(fā)展也得益于全球的重視。接下來，馬老師展示了幾臺現(xiàn)有的量子計(jì)算機(jī)。展示完畢，馬老師便拋出了一個問題，人類從地上飛到天上，用了10萬年的時間，那么從經(jīng)典計(jì)算機(jī)到量子計(jì)算機(jī)又要多少年呢？

精彩的講座激起了同學(xué)們強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，馬老師為留下來提問的同學(xué)耐心地答疑解惑。

馬老師的講座讓我們對量子力學(xué)、物理學(xué)以及科學(xué)有了更加深刻的認(rèn)識，激發(fā)我們?yōu)橹腥A民族偉大復(fù)興，構(gòu)建人類命運(yùn)共同體而奮斗。

深中博士講堂：

深中博士講堂是深圳中學(xué)的一門特色選修課，每周四下午第八九節(jié)舉行。本學(xué)期邀請了十六位海內(nèi)外名校畢業(yè)的博士，分享他們的專業(yè)知識和科研歷程，為同學(xué)們打開一扇了解科技前沿動態(tài)和科學(xué)研究方法的窗戶。同時，深中博士講堂還為同學(xué)提供組織協(xié)調(diào)、活動主持、撰寫推文等實(shí)踐崗位。

本次深中博士講堂由高一7班何果同學(xué)主持，高一7班林伯濤同學(xué)撰寫推文，高一7班吳奕霖同學(xué)負(fù)責(zé)場內(nèi)協(xié)助工作。感謝馬玉林、汪蘇楊、柳森等老師的指導(dǎo)。