量子计算技术的快速发展和各方的大力投入，拉开了量子计算领域专业人才的资源缺口，培养兼具深厚理论基础和综合技术能力的人才是填补缺口、推动行业发展的关键一环。哈尔滨工业大学（深圳）[以下简称哈工大（深圳）]在培养量子信息理论人才的路上率先迈出一步，并通过量旋科技的教育级量子计算机，为本校乃至深圳大学城的本硕博学生带来了量子计算硬件的真实体验，有效推动高校量子计算产学研发展。

 

 

 

   实验设备缺乏，教案资源稀缺，

量子教育的“纸上谈兵”之困

 

近年来，量子计算由于对某些特定问题的求解具有经典计算无法比拟的强大算力而备受关注。从广东省的“卓粤”计划到国家的“十四五”规划，量子计算都被列为重点研究和发展方向，深圳市也已将量子信息列为八大未来产业之一。

 

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学科在容错量子计算领域具有悠久的研究历史——1979年我国第一台容错计算机“RCJ-1”就诞生于哈工大。他们将容错计算的研究延伸到量子信息领域，目前已在容错量子计算和容错量子加密通信领域取得一系列重要的成果。

 

我国第一台容错计算机“RCJ-1”

 

哈工大（深圳）在致力于科学研究的同时，也并未忽视量子信息人才的培养。作为首批进入国家“211工程”和“985工程”的高校之一，哈工大（深圳）始终坚持与国家重大战略同频共振，培养量子信息领域的科研人才，是哈工大（深圳）正在做、也是一直在做的事。

 

哈工大（深圳）于2022年5月至7月成功举办了第一期量子信息兴趣班。课程从零基础开始，注重讲解量子信息相关的重要基础理论，为对量子信息感兴趣的同学提供了系统性的入门引导。兴趣班面向深圳大学城的所有本硕博学生，旨在挖掘并培养更多量子信息领域的人才，体现了哈工大（深圳）在学科发展上的开放包容心态。

 

然而，量子信息课程理论知识体量多、难度大，很多反直觉的量子效应在经典计算机或者量子模拟机上很难真实地体验到，若缺少相关的实验设备和实践环节，无法让学生对量子技术有直观的理解和深入的体会，学生对知识的探索热情只能停留在书面之上。其次，量子计算教案资源较为稀缺，很多基础的量子算法需要在真机上进行演示才能够获得足够的教学效果。

 

教具和教案的缺失，都为授课效果筑起了一道围墙。若不越过这道墙，学生只能在墙内围绕理论知识“纸上谈兵”，看不到更接触不到墙外的真实量子计算世界。

 

 

主动凿墙筑门，

走进真实的量子计算世界

 

为了让学生能够走进真实的量子世界，哈工大（深圳）与量旋科技进行合作，引入了量旋科技的教育级量子计算机量旋三角座，弥补了量子计算课程硬件的缺失。量旋三角座是3比特桌面型核磁共振量子计算机，为量子计算教学和演示提供了一整套完整的解决方案，可实现3个比特的任意量子算法，支持使用者自由编写量子计算程序，且拥有开放物理硬件层级的脉冲序列编辑功能。三角座具有成本低、免维护、稳定性高等特点，非常适合教学使用。

 

2023年4月，配合量旋三角座投入使用的第二期量子信息兴趣班，惠及深圳大学城哈工大（深圳）、清华大学深圳研究生院及北京大学深圳研究生院的20多位同学。三角座在兴趣班中的引入，是哈工大（深圳）的凿墙筑门之举，打开了学生在量子世界里的视野。量旋科技在合作过程中不仅提供完善的售后调试服务支持，也同哈工大（深圳）一起完成了兴趣班的共同授课工作。

 

第二期量子信息兴趣班

 

授课老师借助量旋三角座向学生展示量子知识，包括量子叠加性、量子纠缠、量子门、量子态的制备以及一些著名的量子算法如Grover 算法、Deutsh算法、HHL算法，让这些反直觉的知识不再那么抽象。

 

对学生来说，量旋三角座直观地解决了量子计算的几大神秘问题：量子计算真实的设备是什么样子的？量子算法是如何在量子计算机上运行的？与经典计算机有哪些不同？在完成相关量子算法的理论教学后，学生再独立地使用量子计算机进行量子算法相关的量子线路的搭建（比如Grover算法），并进行一定的线路修改和调试，增强了理论知识的理解深度。

 

理论教学和真机实验的结合，不仅丰富了课程的层次性，也成为学生学习兴趣和热情的有效推手，有效提高了教学效率和学生对课程的满意度。

 

兴趣班学生使用三角座进行学习

 

量旋三角座功能完善，支持不同知识背景和学术需求的学生快速掌握量子计算基础知识与算法设计：

·  对于低年级的本科生来说，通过真机实验与基础理论知识相结合，可以完成一些著名的量子算法，加深对量子计算的理解、巩固所学的基础知识；

·  对于高年级本科生和硕士生，利用量旋三角座能够完成一些量子计算相关的项目，为后续的求职过程增添项目经历；

·  对于博士生而言，通过量旋三角座开放的物理硬件层级的脉冲序列编辑功能或是从硬件层面尝试对量旋三角座进行优化，研究更高精度的量子门方案或是利用量旋三角座来帮助完成相关课题的研究。

 

来自哈工大（深圳）计算机科学与技术学院的硕士生陈嘉汉和王子诚同学，经过对量子信息基础知识的学习和上机实验后，对量子信息产生了浓厚兴趣，投入到了量子信息领域的研究当中，目前他们都有进一步在该领域读博深造的打算。

 

 

探索校企合作新模式，

推动量子科技产学研深度融合

 

哈工大（深圳）计算机科学与技术学院教授、深圳计算机学会理事长王轩建议深圳要培养自己的量子科技人才。“现在，深圳的部分高校已经开设了量子相关的课程。我认为高校从本科阶段就应该开始与国内量子企业合作，探索融合共建量子信息科学专业。”

 

基于配合量旋三角座投入使用的量子信息兴趣班的持续开展，将对哈工大（深圳）乃至大学城的量子信息课程建设产生重要的推动作用，甚至会进一步推动量子信息学科的本科专业课程的正式建立。量子信息学科的建立和持续发展，更需要实践类课程的开设，从而反过来推动教育级量子计算机的推广使用，形成良性循环。

 

2022年10月，哈工大（深圳）-量旋科技量子信息联合研究中心正式揭牌，通过深度产学研结合，推进量子科技的发展。在量子信息联合研究中心的启动阶段，计划围绕量子计算和量子通信展开共计9个方向的细分课题，如“针对有偏噪声的高码距量子纠错码的研究”“超导量子测控系统中高保真度量子门的研究”等。

 

学校是人才孵化的重要载体，企业则可以充分扮演催化剂，校企合作将有效推动量子科技的发展和创新。量旋科技将坚持助力量子知识普及，探索更多以“用户为中心”的量子教育解决方案，助力量子计算的普惠。

 

 

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