Q-FARM計劃旨在加強斯坦福-SLAC的量子研究

斯坦福大學和SLAC加速器實驗室已經推出了新的 Q uantum ?F基礎知識， AR民族形式和 中號 achines(Q-FARM)計劃利用并擴大在量子科學與工程大學的優(yōu)勢和訓練場的下一代科學家。

“我們的使命不僅是進行研究，還要教育學生，將社區(qū)聚集在一起，填補我們在這個領域的空白，并與外界，工業(yè)界和其他學術機構建立聯系，”Q-說。 FARM主任 Jelena Vuckovic，電氣工程教授。

Q-FARM從斯坦福大學的遠程規(guī)劃 過程中脫穎而出，成為 了解自然世界的團隊的一部分。Q-FARM副主任，人文與科學學院物理學教授Patrick Hayden說，這個想法起源于各部門的教師，他們認識到該大學在量子研究領域具有獨特的優(yōu)勢 。

“我認為斯坦福很有可能將自己打造成量子科學和工程領域的領先中心，”海登說。“我們擁有其他學校所沒有的優(yōu)勢，包括距離科技公司不遠的頂級科學和工程部門以及能源部著名實驗室SLAC。”

第二波

量子力學最初是在20世紀初制定的，它以最小的尺度處理自然。該理論非常精確地描述了從基本粒子之間的相互作用到化學鍵的性質和材料的電學性質。它甚至將星系的起源解釋為時空中微小的量子漣漪，在宇宙的最初時刻被拉伸到巨大的尺寸 。量子力學也是我們一些最具變革性和無處不在的技術的基礎，包括晶體管和激光器。

與理論一樣具有影響力，它在未來有望變得更具影響力。從20世紀90年代開始，量子力學在理論和技術進步的推動下進入了發(fā)現和創(chuàng)新的“第二次浪潮”。

在理論方面，量子力學與計算機科學，數學和其他物理學分支相結合，產生了一個稱為量子信息科學(QIS)的新領域。QIS旨在利用量子力學的詭異特性 - 疊加，波粒二象性，糾纏 - 來操縱信息。令人驚訝的是，QIS的見解和技術不僅對量子計算機，算法和傳感器的設計有用，而且還為研究物理學中的舊問題提供了強大的新工具。

“經過這么多年，我終于覺得自己處在人生的一個階段，事情和我錯過的東西一樣有趣，因為我太遲進了物理學，” 斯坦福大學理論物理學家 Leonard Susskind說。 理論物理學。Susskind和Hayden正在使用量子信息來模擬黑洞內部并探索時空的本質。

隨著QIS的成熟，工程師制造量子力學系統(tǒng)的能力也越來越高?，F在可以在實驗室中創(chuàng)建和研究曾經純粹理論化的量子隱形傳態(tài)現象。“這應該是科學應該發(fā)生的事情，理論和實驗之間存在這種反饋循環(huán)，但并非總是如此，”海登說。“這是一個真正發(fā)生的地方，非常令人興奮。”

堅實的基礎

Q-FARM將建立在斯坦福和SLAC在量子科學和工程方面的堅實基礎之上。這些機構包括該領域的專家，包括諾貝爾獎獲得者 羅伯特勞克林，并在廣泛的量子研究中發(fā)揮主導作用，包括新量子材料的發(fā)現和表征，使用量子傳感器搜索暗物質和探索QIS與基礎物理學之間的界面。

此外，SLAC作為一個多功能的DOE實驗室，為QIS研究帶來了獨特的設施和專業(yè)知識，將在許多方面補充Q-FARM。

斯坦福大學和SLAC也位于硅谷的中心地帶，硅谷是谷歌等知名公司的所在地，也是最近從事量子技術研發(fā)的初創(chuàng)公司。“斯坦福與硅谷有著密切的互動歷史，”海登說。“所有大型科技公司都在投資量子計算。他們正在尋找計算能力或通信能力方面的下一個重大突破。量子力學似乎提供了這一點。“

優(yōu)先級

由于許多世界領先的研究小組已經在斯坦福大學成立，Q-FARM的作用將是在他們之間建立橋梁，并創(chuàng)建一個可以解決該地區(qū)新出現的主要挑戰(zhàn)的社區(qū)。Q-FARM的首要任務是創(chuàng)建博士后和研究生獎學金，并組織研究研討會，教師，學生和訪問學者可以展示他們的研究成果。

Q-FARM還將專注于為本科生和研究生開發(fā)一個教育計劃，以支持當前的課程。“我們已經擁有了很好的課程集，但我們希望協(xié)調物理和工程之間的程序，以便我們能夠更好地教育我們的學生，”Vuckovic說。

在研究結束時展示統(tǒng)一戰(zhàn)線也將有助于在競爭日益激烈的領域招聘教師和學生，并吸引一些重要的政府資金，這些資金將用于量子研究。

2018年，參議院一致通過了量子計劃，該計劃授權在未來五年內投入12.75億美元資助量子信息科學研究，并創(chuàng)建多個致力于量子研究和教育的中心。

“將其中一個中心帶到斯坦福和SLAC將有助于我們保持我們已經擁有的優(yōu)勢，并在這個領域更廣泛地建立自己，”Vuckovic說。

“如果我們能夠保持這種速度，那么斯坦福大學就會成為這個領域工作的人所希望的地方，”她補充道。“我們擁有領先的物理和領先的工程學。我們在硅谷。這使我們成為推動這一進程的正確場所。“