Q-FARM计划旨在加强斯坦福-SLAC的量子研究

斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室已经推出了新的 Q uantum ˚F基础知识， AR民族形式和 中号 achines(Q-FARM)计划利用并扩大在量子科学与工程大学的优势和训练场的下一代科学家。

“我们的使命不仅是进行研究，还要教育学生，将社区聚集在一起，填补我们在这个领域的空白，并与外界，工业界和其他学术机构建立联系，”Q-说。 FARM主任 Jelena Vuckovic，电气工程教授。

Q-FARM从斯坦福大学的远程规划 过程中脱颖而出，成为 了解自然世界的团队的一部分。Q-FARM副主任，人文与科学学院物理学教授Patrick Hayden说，这个想法起源于各部门的教师，他们认识到该大学在量子研究领域具有独特的优势 。

“我认为斯坦福很有可能将自己打造成量子科学和工程领域的领先中心，”海登说。“我们拥有其他学校所没有的优势，包括距离科技公司不远的顶级科学和工程部门以及美国能源部着名实验室SLAC。”

第二波

量子力学最初是在20世纪初制定的，它以最小的尺度处理自然。该理论非常精确地描述了从基本粒子之间的相互作用到化学键的性质和材料的电学性质。它甚至将星系的起源解释为时空中微小的量子涟漪，在宇宙的最初时刻被拉伸到巨大的尺寸 。量子力学也是我们一些最具变革性和无处不在的技术的基础，包括晶体管和激光器。

与理论一样具有影响力，它在未来有望变得更具影响力。从20世纪90年代开始，量子力学在理论和技术进步的推动下进入了发现和创新的“第二次浪潮”。

在理论方面，量子力学与计算机科学，数学和其他物理学分支相结合，产生了一个称为量子信息科学(QIS)的新领域。QIS旨在利用量子力学的诡异特性 - 叠加，波粒二象性，纠缠 - 来操纵信息。令人惊讶的是，QIS的见解和技术不仅对量子计算机，算法和传感器的设计有用，而且还为研究物理学中的旧问题提供了强大的新工具。

“经过这么多年，我终于觉得自己处在人生的一个阶段，事情和我错过的东西一样有趣，因为我太迟进了物理学，” 斯坦福大学理论物理学家 Leonard Susskind说。 理论物理学。Susskind和Hayden正在使用量子信息来模拟黑洞内部并探索时空的本质。

随着QIS的成熟，工程师制造量子力学系统的能力也越来越高。现在可以在实验室中创建和研究曾经纯粹理论化的量子隐形传态现象。“这应该是科学应该发生的事情，理论和实验之间存在这种反馈循环，但并非总是如此，”海登说。“这是一个真正发生的地方，非常令人兴奋。”

坚实的基础

Q-FARM将建立在斯坦福和SLAC在量子科学和工程方面的坚实基础之上。这些机构包括该领域的专家，包括诺贝尔奖获得者 罗伯特劳克林，并在广泛的量子研究中发挥主导作用，包括新量子材料的发现和表征，使用量子传感器搜索暗物质和探索QIS与基础物理学之间的界面。

此外，SLAC作为一个多功能的DOE实验室，为QIS研究带来了独特的设施和专业知识，将在许多方面补充Q-FARM。

斯坦福大学和SLAC也位于硅谷的中心地带，硅谷是谷歌等知名公司的所在地，也是最近从事量子技术研发的初创公司。“斯坦福与硅谷有着密切的互动历史，”海登说。“所有大型科技公司都在投资量子计算。他们正在寻找计算能力或通信能力方面的下一个重大突破。量子力学似乎提供了这一点。“

优先级

由于许多世界领先的研究小组已经在斯坦福大学成立，Q-FARM的作用将是在他们之间建立桥梁，并创建一个可以解决该地区新出现的主要挑战的社区。Q-FARM的首要任务是创建博士后和研究生奖学金，并组织研究研讨会，教师，学生和访问学者可以展示他们的研究成果。

Q-FARM还将专注于为本科生和研究生开发一个教育计划，以支持当前的课程。“我们已经拥有了很好的课程集，但我们希望协调物理和工程之间的程序，以便我们能够更好地教育我们的学生，”Vuckovic说。

在研究结束时展示统一战线也将有助于在竞争日益激烈的领域招聘教师和学生，并吸引一些重要的政府资金，这些资金将用于量子研究。

2018年，美国参议院一致通过了国家量子计划，该计划授权在未来五年内投入12.75亿美元资助美国量子信息科学研究，并创建多个致力于量子研究和教育的中心。

“将其中一个中心带到斯坦福和SLAC将有助于我们保持我们已经拥有的优势，并在这个领域更广泛地建立自己，”Vuckovic说。

“如果我们能够保持这种速度，那么斯坦福大学就会成为这个领域工作的人所希望的地方，”她补充道。“我们拥有领先的物理和领先的工程学。我们在硅谷。这使我们成为推动这一进程的正确场所。“