課題名稱
=量子估算原理：揭秘未來計(jì)算機(jī)=
項(xiàng)目背景
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)在過去的幾六年內(nèi)幫助人類解決了許多問題，大幅度解放了勞動(dòng)力。并且，仍有一些問題是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)難以處理的。而量子估算的目標(biāo)就是克服普通計(jì)算機(jī)的困局，解決更多更復(fù)雜的問題。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，精典計(jì)算機(jī)算法的發(fā)展步履維艱，雖然擁有強(qiáng)悍的硬件也未能有效解決很多問題；而量子計(jì)算機(jī)利用量子狀態(tài)、量子糾纏等屬性可快速處理近乎無限多的變量。包括和NASA在內(nèi)的諸多國外外企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)都在量子估算領(lǐng)域投入了大量科研資金，并于近年取得了初步成果。在不久的將來，隨著量子計(jì)算機(jī)投入量產(chǎn)，其必然會(huì)在網(wǎng)路安全、互聯(lián)網(wǎng)搜索和人工智能中兼任舉足輕重的角色，并深刻改變現(xiàn)代制造業(yè)、服務(wù)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。
項(xiàng)目介紹
中學(xué)生將在本課程學(xué)校習(xí)簡單的量子熱學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，并了解量子的化學(xué)屬性怎樣幫助量子計(jì)算機(jī)打敗傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。同時(shí)，中學(xué)生也將學(xué)習(xí)只能在量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的量子算法，如算法，質(zhì)質(zhì)數(shù)分解算法，搜索算法等。在此基礎(chǔ)上，中學(xué)生將探究量子計(jì)算機(jī)背后的不同物理模型大學(xué)物理量子物理基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，以及這種模型與真實(shí)數(shù)學(xué)系統(tǒng)間的聯(lián)系。
本課程也會(huì)引導(dǎo)中學(xué)生學(xué)習(xí)量子密碼學(xué)的基礎(chǔ)概念，以及量子計(jì)算機(jī)的容錯(cuò)機(jī)制。
適宜人群
●優(yōu)秀中學(xué)生、大學(xué)生
●計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、物理、數(shù)學(xué)類專業(yè)或希望修讀工程類專業(yè)的中學(xué)生；具有良好物理、物理基礎(chǔ)
●具備一定量子化學(xué)知識(shí)，或了解量子估算者優(yōu)先
導(dǎo)師介紹
=Mehen終生院長=
Mehen院長歷任杜克學(xué)院化學(xué)系終生院士。于1998年獲得約翰·霍普金斯學(xué)院博士學(xué)位。他主要研究量子色動(dòng)力學(xué)和有效場(chǎng)論在強(qiáng)子化學(xué)學(xué)問題中的應(yīng)用。Mehen院士還從事非相對(duì)論性粒子有效場(chǎng)論方面的研究（非相對(duì)輪性粒子的近程互相作用的特征是散射寬度較長）。Mehen院士的部份研究涉及多個(gè)學(xué)科，比如，為核子化學(xué)開發(fā)的技術(shù)被用于估算一種原子散射寬度較長的玻色-愛因斯坦匯聚物能量密度的三體修正。據(jù)悉，Mehen院士還對(duì)始于弦理論的不尋常限度的異常場(chǎng)論進(jìn)行研究，其中包括對(duì)非對(duì)易場(chǎng)論和非BPS膜上的速子模式理論的研究。
任職中學(xué)
杜克學(xué)院（Duke）是法國最頂級(jí)的學(xué)府之一，有“南方耶魯”的盛譽(yù)稱。是一所極難投檔的頂級(jí)學(xué)府，其2016年投檔率僅為9%。在人才培養(yǎng)上，杜克學(xué)院成績卓著。在杜克學(xué)院結(jié)業(yè)的校友中，最著名者包括了英國第37任首相理查德·尼克松，蘋果公司歷任首席執(zhí)行官蒂姆·庫克、微軟前首席執(zhí)行官比爾·蓋茨的夫人美琳達(dá)·蓋茨等。據(jù)悉，截至2019年10月，杜克學(xué)院的歷屆校友、教授及研究人員中，已有15位諾貝爾獎(jiǎng)得主、3位圖靈獎(jiǎng)得主。
項(xiàng)目大綱
●入門級(jí)的量子熱學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)
●量子估算的物理模型
●量子估算化學(xué)系統(tǒng)和量子容錯(cuò)機(jī)制
●概率性量子算法案例探究
●利用Simon算法將指數(shù)復(fù)雜的問題在線性復(fù)雜度時(shí)間內(nèi)解決
●使用量子固溶算法進(jìn)行高效質(zhì)質(zhì)數(shù)分解
●利用搜索算法找尋暗箱函數(shù)的輸出
●量子密碼學(xué)基礎(chǔ)（破解RSA加密算法）
●項(xiàng)目回顧與成果展示
●論文補(bǔ)習(xí)和發(fā)表
時(shí)間安排
7周在線小組科研學(xué)習(xí)+3周論文補(bǔ)習(xí)學(xué)習(xí)，共44課時(shí)
開課時(shí)間：7.4
項(xiàng)目收獲
●研究報(bào)告
●主導(dǎo)師推薦信
●EI/CPCI/索引國際大會(huì)收錄與發(fā)表（可用于申請(qǐng)）
●結(jié)業(yè)證書
●學(xué)術(shù)評(píng)估報(bào)告及成績單
P.S.項(xiàng)目產(chǎn)出:可發(fā)表EI/CPCI/國際大會(huì)全文
小組科研優(yōu)勢(shì)
●師資優(yōu)勢(shì)
項(xiàng)目約請(qǐng)到日本Top30、英國G5學(xué)院的院長（終生院士、正院士等）、項(xiàng)目組長、行業(yè)導(dǎo)師作為項(xiàng)目的主導(dǎo)師為中學(xué)生進(jìn)行講課，所教導(dǎo)的內(nèi)容將理論知識(shí)與學(xué)習(xí)生活相結(jié)合，比如：機(jī)器學(xué)習(xí)在金融領(lǐng)域中的應(yīng)用，人類社會(huì)發(fā)展中的精典學(xué)說等，區(qū)別于通常的理論灌輸式教育，導(dǎo)師將采用多學(xué)科交叉的實(shí)踐教育方式，引導(dǎo)中學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。
●課題優(yōu)勢(shì)
項(xiàng)目所學(xué)課題均與當(dāng)前社會(huì)熱點(diǎn)風(fēng)波、社會(huì)發(fā)展相契合（人工智能、5G網(wǎng)路、大數(shù)據(jù)剖析、計(jì)算機(jī)網(wǎng)路安全等），導(dǎo)師專為學(xué)員訂制設(shè)計(jì)符合中學(xué)生的項(xiàng)目大綱，讓中學(xué)生在了解專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最新研究的同時(shí)，把握最新的學(xué)術(shù)知識(shí)，并加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)雜志發(fā)表的機(jī)會(huì)和引用度，凸顯個(gè)人學(xué)術(shù)能力。
●全流程服務(wù)優(yōu)勢(shì)
項(xiàng)目開始前將對(duì)中學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)把握能力進(jìn)行測(cè)試大學(xué)物理量子物理基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，并教導(dǎo)中學(xué)生學(xué)術(shù)科研過程中所須要把握的通識(shí)內(nèi)容；項(xiàng)目開課前期，三位教學(xué)導(dǎo)師將按照中學(xué)生情況，采取不同分工、全方位進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)，對(duì)基礎(chǔ)將為薄弱的朋友，將額外關(guān)注基礎(chǔ)內(nèi)容的輔導(dǎo)，對(duì)基礎(chǔ)將強(qiáng)的朋友，將兼任的角色，率領(lǐng)小組成員完成項(xiàng)目報(bào)告；項(xiàng)目后期，導(dǎo)師將率領(lǐng)中學(xué)生進(jìn)行學(xué)術(shù)知識(shí)的備考與回顧，并分別對(duì)中學(xué)生的報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行指導(dǎo)，項(xiàng)目全程，對(duì)于非學(xué)術(shù)性問題（上課時(shí)間、線上軟件操作流程等）將由校長老師進(jìn)行服務(wù)解決，便于中學(xué)生愈發(fā)專注于學(xué)術(shù)知識(shí)的研究。
●高學(xué)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
每位項(xiàng)目均配備一套科學(xué)制訂的《學(xué)員守則》與《學(xué)員表現(xiàn)評(píng)估體系》，在讓學(xué)員理解學(xué)術(shù)誠信重要性的同時(shí)，提早體會(huì)高標(biāo)準(zhǔn)學(xué)術(shù)經(jīng)歷的魅力。項(xiàng)目導(dǎo)師也會(huì)基于評(píng)估系統(tǒng)對(duì)每一位學(xué)員的日常表現(xiàn)進(jìn)行全面、密切跟蹤，產(chǎn)生對(duì)每一位學(xué)員的深入認(rèn)知。方便的學(xué)員問題反饋機(jī)制，也能讓導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)在第一時(shí)間了解學(xué)員看法與情況，對(duì)教學(xué)流程進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化。
●口碑傳播和校友網(wǎng)路
參與項(xiàng)目的學(xué)員，除了可以提高個(gè)人的學(xué)術(shù)研究能力，推動(dòng)未來升學(xué)之路，還可以在項(xiàng)目中與主導(dǎo)師、學(xué)術(shù)導(dǎo)師、助教、同學(xué)構(gòu)建人際關(guān)系，擴(kuò)展交際圈，產(chǎn)生校友網(wǎng)路，為未來的學(xué)習(xí)生活、工作人脈提早進(jìn)行鋪墊。
小組科研模式
●項(xiàng)目開始前
總計(jì)10課時(shí)：先導(dǎo)課（學(xué)術(shù)資料檢索方式、英文文獻(xiàn)與材料閱讀技巧、英文報(bào)告制做要點(diǎn)與方法、學(xué)術(shù)交流與溝通禮儀、申請(qǐng)材料中的自我詮釋）
學(xué)習(xí)目標(biāo)：把握學(xué)術(shù)科研方式與注意事項(xiàng)，為以后的學(xué)術(shù)科研項(xiàng)目奠定學(xué)習(xí)基礎(chǔ)
●項(xiàng)目前五周
總計(jì)25課時(shí)：每周2課時(shí)、2課時(shí)、1課時(shí)Hour
學(xué)習(xí)目標(biāo)：把握專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最前沿的學(xué)術(shù)知識(shí)、并通過項(xiàng)目實(shí)踐、作業(yè)等內(nèi)容對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行理解與運(yùn)用
●項(xiàng)目后兩周
總計(jì)7課時(shí)：2課時(shí)、2課時(shí)、1課時(shí)Hour、2課時(shí)Final
學(xué)習(xí)目標(biāo)：項(xiàng)目成果輸出，是學(xué)術(shù)essay/科研開題報(bào)告產(chǎn)出，可直接在申請(qǐng)中使用，彰顯團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)和對(duì)應(yīng)專業(yè)的學(xué)術(shù)和科研打算，同時(shí)為后續(xù)個(gè)性化論文輸出打好論文選題和研究框架基礎(chǔ)
●項(xiàng)目結(jié)束后
幫助中學(xué)生進(jìn)行3周2課時(shí)論文摘要補(bǔ)習(xí)與發(fā)表服務(wù)
*每周課外自主學(xué)習(xí)時(shí)間6-8小時(shí)，完成作業(yè)及小組項(xiàng)目
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